ES2572903T3 - Material compuesto a base de resina de poliamida y método para producirlo - Google Patents

Material compuesto a base de resina de poliamida y método para producirlo Download PDF

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Abstract

Un material compuesto de tipo resina de poliamida que comprende un material fibroso (B) impregnado con una resina de poliamida (A), en donde por lo menos 50% en moles de las unidades estructurales de diamina en la resina de poliamida (A) se obtienen a partir de xililendiamina, en donde la resina de poliamida (A) tiene un peso molecular promedio en número (Mn) de 6.000 a 30.000, en donde la cantidad de componentes con un peso molecular que no es superior a 1.000 en la resina de poliamida (A) es 0,5 a 5% en masa, basándose en la masa de la resina de poliamida (A) y en donde una longitud promedio de fibra del material fibroso (B) en el material compuesto de tipo resina de poliamida es de al menos 1 cm.

Description

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DESCRIPCION
Material compuesto a base de resina de poliamida y metodo para producirlo Campo tecnico
La presente invencion se refiere a un material compuesto de tipo resina de poliamida y a un metodo para producir este material compuesto de tipo resina de poliamida y, mas particularmente, se refiere a un material compuesto de resina de poliamida/fibra que muestra un modulo de elasticidad elevado, poco deterioro de las propiedades a temperaturas elevadas y humedades elevadas, una excelente resistencia a la deformacion, excelentes caractensticas de reciclaje y una excelente capacidad de moldeo, asf como a un metodo para producir el mismo.
Tecnica anterior
Los materiales compuestos de tipo resina reforzada con fibra que combinan un material fibroso con una resina de matriz, son ligeros y muestran una rigidez elevada y, como consecuencia, las piezas moldeadas que utilizan estos materiales compuestos de tipo resina reforzada con fibras se emplean ampliamente, por ejemplo, como componentes de maquinas, componentes de dispositivos electricos electronicos, componentes y piezas de vetnculos y componentes de dispositivos para aplicaciones aeroespaciales. Por ejemplo, las fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras ceramicas y fibras de aramida se utilizan para el material fibroso.
Por otra parte, las resinas termoendurecibles, por ejemplo, resinas de poliester insaturadas, resinas epoxfdicas y asf sucesivamente, se usan normalmente para la resina de matriz basandose en consideraciones tales como la resistencia mecanica, la capacidad de moldeo y la compatibilidad con materiales fibrosos. Sin embargo, un inconveniente decisivo de los materiales compuestos de tipo resina reforzada con fibras que utilizan una resina termoendurecible, es que no se pueden volver a fundir ni volver a moldear.
Los llamados materiales de moldeo de estampacion son tambien conocidos como materiales compuestos que emplean una resina termoplastica como la resina de matriz. La lamina estampable que tiene fibras de refuerzo y resina termoplastica como componentes principales se utiliza como un sustituto para artfculos fabricados con metal, ya que se puede moldear en formas complejas, tiene una resistencia elevada y es ligera.
El uso de tereftalato de polietileno y poliamida 6 tambien se ha descrito para plasticos reforzados con fibras a base de resina termoplastica (se hace referencia a las Referencias de patentes 1 y 2), aunque las piezas moldeadas que utilizan una resina de poliamida y una resina epoxfdica se han descrito como plasticos reforzados con fibra que utilizan tanto una resina termoplastica como una resina termoendurecible (se hace referencia, por ejemplo, a la Referencia de patente 3). Estos materiales compuestos, sin embargo, han mostrado una resistencia al impacto, resistencia a la deformacion, rendimiento de reciclaje y productividad deficientes.
Tambien se han descrito metodos de moldeo que dan lugar a una productividad mejorada con plasticos reforzados con fibras a base de resina termoplastica (se hace referencia a las Referencias de patentes 4 y 5), pero la resistencia y la estabilidad dimensional de las piezas moldeadas proporcionadas por estos metodos no han sido satisfactorias.
Por otra parte, existe una demanda de mejoras adicionales en las propiedades de los plasticos reforzados con fibra; por ejemplo, existe una demanda de mejoras en la resistencia al impacto, modulo de elasticidad, resistencia a la deformacion, estabilidad dimensional, resistencia al calor, reduccion de peso, caractensticas de reciclado, capacidad de moldeo y productividad.
A diferencia de, por ejemplo, la poliamida 6 y la poliamida 66, las resinas de poliamida a base de xililendiamina, que emplean xililendiamina como un componente de diamina, tienen un anillo aromatico en la cadena principal y como consecuencia muestran una resistencia mecanica elevada, un modulo de elasticidad elevado, una tasa de absorcion de humedad baja y una excelente resistencia al aceite y cuando se moldean muestran una tasa de contraccion durante el moldeado baja, pocas cavidades por contraccion y poca deformacion. Por lo tanto, se puede esperar que el uso de una resina de poliamida a base de xililendiamina para la resina de matriz proporcione un material compuesto novedoso que tiene excelentes propiedades.
Sin embargo, las resinas de poliamida a base de xililendiamina tienen una tasa de cristalizacion lenta, unas caractensticas de estiramiento deficientes y una capacidad de moldeo deficiente, y como resultado, ha sido diffcil producir materiales compuestos que emplean una resina de poliamida a base de xililendiamina y sigue habiendo una demanda de produccion de un material compuesto novedoso de resina de poliamida a base de xililendiamina/material fibroso que muestre excelentes caractensticas ffsicas.
Bibliografia de la lista de patentes citadas
Referencia de Patente 1: Documento de Publicacion de la Solicitud de Patente Japonesa n° S64-81826 Referencia de Patente 2: Documento de Publicacion de la Solicitud de Patente Japonesa n° S57-120409
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Referencia de Patente 3: Documento de Publicacion de la Solicitud de Patente Japonesa n° 2009-13255 Referencia de Patente 4: Documento de Publicacion de la Patente Japonesa n° 3.947.560 Referencia de Patente 5: Documento de Publicacion de la Solicitud de Patente Japonesa n° 2009-113369 Compendio de la invencion Problema tecnico
Un objeto de la presente invencion es resolver los problemas descritos anteriormente, proporcionando un metodo facil para producir un material compuesto de resina de poliamida basada en xilileno que muestra un excelente modulo de elasticidad, poco deterioro de las propiedades a temperaturas elevadas y niveles de humedad elevada, y poca deformacion y que tambien muestra mejores caractensticas de reciclaje, una mejor capacidad de moldeo y una mejor productividad que las resinas termoendurecibles, y proporcionar piezas moldeadas que utilizan el material compuesto obtenido.
Solucion al problema
Como resultado de investigaciones intensivas y extensivas a fin de lograr el objeto mencionado anteriormente, el presente inventor descubrio que se puede producir un material compuesto excelente de tipo resina de poliamida que resuelve los problemas previamente descritos, al impregnar un material fibroso (B) con una resina de poliamida basada en xililendiamina (A) y que tiene un peso molecular promedio en numero (Mn) espedfico y contiene una cantidad espedfica de un componente con un peso molecular que no es superior a 1.000. La presente invencion se logro basandose en este descubrimiento.
De esta manera, la primera invencion de la presente invencion proporciona un material compuesto de tipo resina de poliamida que comprende un material fibroso (B) impregnado con una resina de poliamida (A) en donde por lo menos 50% en moles de las unidades estructurales de diamina en la resina de poliamida (A) se obtienen a partir de xililendiamina, y en donde la resina de poliamida (A) tiene un peso molecular promedio en numero (Mn) de 6.000 a 30.000, en donde la cantidad de componentes con un peso molecular que no es superior a 1.000 en la resina de poliamida (A) es de 0,5 a 5% en masa, basada en la masa de la resina poliamida (a) y en donde una longitud promedio de fibra del material fibroso (B) en el material compuesto de tipo resina de poliamida es de al menos 1 cm.
La segunda invencion de la presente invencion proporciona un material compuesto de tipo resina de poliamida de acuerdo con la primera invencion, en donde un contenido en compuesto dclico en la resina de poliamida (A) es de 0,01 a 1% en masa y en donde el compuesto dclico es un compuesto dclico producido cuando una sal del componente diamina y el componente de acido dicarboxflico como materiales de partida para la resina de poliamida (A), forman un anillo.
La tercera invencion de la presente invencion proporciona un material compuesto de tipo resina de poliamida de acuerdo con la primera o la segunda invencion, en donde la distribucion del peso molecular (Mw/Mn) de la resina de poliamida (A) es de 1,8 a 3,1.
La cuarta invencion de la presente invencion proporciona un material compuesto de tipo resina de poliamida de acuerdo con la primera invencion, en donde una viscosidad del fundido de la resina de poliamida (A) es de 50 a 1200 Pa ■ s, cuando se mide a la temperatura de un punto de fusion de la resina de poliamida (A) + 30°C, a una tasa de cizallamiento de 122 s'1 y con un contenido en humedad en la resina de poliamida (A) que no es superior a 0,06% en masa.
La quinta invencion de la presente invencion proporciona un material compuesto de tipo resina de poliamida de acuerdo con la primera invencion, en donde una tasa de retencion del modulo de flexion por la resina de poliamida (A) en la absorcion de humedad es de al menos 85%.
La sexta invencion de la presente invencion proporciona un material compuesto de tipo resina de poliamida de acuerdo con la primera invencion, en donde la resina de poliamida (A) tiene al menos dos puntos de fusion.
La septima invencion de la presente invencion proporciona un material compuesto de tipo resina de poliamida de acuerdo con la primera invencion, en donde la xililendiamina es meta-xililendiamina, para-xililendiamina o una mezcla de las mismas.
La octava invencion de la presente invencion proporciona un material compuesto de tipo resina de poliamida de acuerdo con la primera invencion, en donde una longitud promedio de fibra del material fibroso (B) en el material compuesto de tipo resina de poliamida es de al menos 1 cm.
La novena invencion de la presente invencion proporciona un material compuesto de tipo resina de poliamida de acuerdo con la primera o la octava invencion, en donde el material fibroso (B) tiene un grupo funcional reactivo con la resina de poliamida en una superficie del mismo.
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La decima invencion de la presente invencion proporciona un material compuesto de tipo resina de poliamida de acuerdo con la novena invencion, en donde el grupo funcional que es reactivo con la resina de poliamida es un grupo funcional obtenido a partir de un agente de acoplamiento de silano.
La undecima invencion de la presente invencion proporciona un material compuesto de tipo resina de poliamida de acuerdo con la primera invencion, en donde el material fibroso (B) se selecciona a partir de fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras inorganicas, fibras vegetales y fibras organicas.
La duodecima invencion de la presente invencion proporciona un material compuesto de tipo resina de poliamida de acuerdo con la primera invencion, en donde la relacion de area de resina de poliamida (A)/material fibroso (B) en una seccion transversal de la misma es de 20/80 a 80/20.
La decimotercera invencion de la presente invencion proporciona un material compuesto de tipo resina de poliamida de acuerdo con la primera o la duodecima invencion, en donde una relacion de area de vacfos en la seccion transversal no es superior al 5%.
La decimocuarta invencion de la presente invencion proporciona un material compuesto de tipo resina de poliamida de acuerdo con la primera invencion, en donde la resina de poliamida (A) contiene, ademas, fibras cortas (D) del material fibroso (B).
La decimoquinta invencion de la presente invencion proporciona un material compuesto de tipo resina de poliamida de acuerdo con la decimocuarta invencion, en donde un diametro promedio de fibra de las fibras cortas (D) es menor que un diametro promedio de fibra del material fibroso (B).
La decimosexta invencion de la presente invencion proporciona un metodo de produccion de un material compuesto de tipo resina de poliamida, que comprende:
una etapa de conversion de una resina de poliamida (A) en donde al menos 50% en moles de las unidades estructurales de diamina en la resina de poliamida (A) se obtienen a partir de xililendiamina, en donde la resina de poliamida (A) tiene un peso molecular promedio en numero (Mn) de 6.000 a 30.000, y en donde la cantidad de componentes con un peso molecular que no es superior a 1.000 en la resina de poliamida (A) es de 0,5 a 5% en masa, basado en la masa de la resina de poliamida (A) en una pelfcula o fibra;
una etapa de apilamiento de un material fibroso (B) y la resina de poliamida (A) que se ha convertido en una pelfcula o fibra; y
una etapa de aplicar despues calor y presion a la misma con el fin de impregnar la resina de poliamida (A) en el material fibroso (B).
La decimoseptima invencion de la presente invencion proporciona un metodo de produccion de acuerdo con la decimosexta invencion, en donde la etapa de impregnacion de la resina de poliamida (A) en el material fibroso (B) se lleva a cabo en una atmosfera calentada mediante la aplicacion de presion sucesivamente, por medio de una pluralidad de rodillos.
La decimo octava invencion de la presente invencion proporciona un metodo de produccion de acuerdo con la decimosexta invencion, en donde la capacidad termica de cristalizacion de la resina de poliamida (A) que se ha convertido en una pelfcula o una fibra es de al menos 5 J/g y la capacidad termica de cristalizacion de la resina de poliamida (A) en el material compuesto de tipo resina de poliamida obtenido es de al menos 5 J/g.
La decimonovena invencion de la presente invencion proporciona un metodo de produccion de acuerdo con la decimosexta invencion, en donde la rugosidad de la superficie (Ra) de la pelfcula de resina de poliamida (A) que se ha convertido en una pelfcula es de 0,01 a 1 pm.
La vigesima invencion de la presente invencion proporciona un metodo de produccion de acuerdo con la decimosexta invencion, en donde la resina de poliamida (A) que se ha convertido en una fibra es un multifilamento y una finura de monofilamento de la misma es de 1 a 30 dtex.
La vigesima primera invencion de la presente invencion proporciona un metodo de produccion de acuerdo con la decimosexta o la vigesima invencion, en donde la resina de poliamida (A) que se ha convertido en una fibra es un multifilamento y la resistencia a la traccion de la misma es de 1 a 10 gf/d.
La vigesima segunda invencion de la presente invencion proporciona un metodo de produccion de acuerdo con la decimosexta invencion, en donde la pelfcula de la resina de poliamida (A) que se ha convertido en una pelfcula es una pelfcula producida a partir de una pelfcula coextruida de la resina de poliamida (A) y una resina de poliolefina (C) al desprender la capa de resina de poliolefina (C) de esta pelfcula coextruida.
La vigesima tercera invencion de la presente invencion proporciona un metodo de produccion de acuerdo con la decimosexta invencion, en donde el contenido en humedad de la resina de poliamida (A) que se ha convertido en una pelfcula o una fibra es de 0,01 a 0,15% en masa.
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La vigesima cuarta invencion de la presente invencion proporciona un metodo de produccion de una pieza moldeada, en donde el material compuesto de tipo resina de poliamida obtenido de acuerdo con la decimosexta invencion se calienta y luego se moldea a una temperature de 70 a 150°C en una boquilla o con un rodillo.
La vigesima quinta invencion de la presente invencion proporciona un metodo de produccion de una pieza moldeada que comprende:
una etapa de formacion de una capa de resina de poliamida en la superficie de una pieza moldeada obtenida de acuerdo con la vigesima cuarta invencion.
EFECTOS VENTAJOSOS DE LA INVENCION
De acuerdo con la presente invencion, debido a la impregnacion de la resina de poliamida (A) a base de xililendiamina que contiene de 0,5 a 5% en masa de un componente con un peso molecular que no es superior a 1.000, en el material fibroso (B), la resina de poliamida muestra un excelente comportamiento de impregnacion y el material compuesto resultante tiene un modulo de elasticidad elevado, sufre poco deterioro de las propiedades a temperaturas y humedades elevadas, y muestra poca deformacion. Ademas, dado que - a diferencia de los materiales compuestos convencionales que contienen un material fibroso y utilizan una resina termoendurecible -, el material compuesto de tipo resina de poliamida de la presente invencion es un material termoplastico, se pueden obtener facilmente varias piezas moldeadas deseadas utilizando este material y es un material compuesto que muestra una excelente capacidad de moldeo, capacidad de conformacion y productividad, y tambien excelentes caractensticas de reciclaje.
Las piezas moldeadas proporcionadas mediante el moldeo del material compuesto de la presente invencion muestran una excelente resistencia al calor, una excelente solidez y resistencia a la deformacion, asf como varias propiedades mecanicas excelentes incluso cuando son delgadas y, como consecuencia, es posible la reduccion del peso del producto y se pueden utilizar para piezas, carcasas y armazones para productos electricos y electronicos, para diversos componentes y miembros de automocion, para diversos elementos estructurales.
Descripcion de las realizaciones
1. Compendio de la invencion
El material compuesto de tipo resina de poliamida de la presente invencion comprende caractensticamente un material fibroso (B) impregnado con una resina de poliamida (A) en la que al menos 50% en moles de las unidades estructurales de diamina en la resina de poliamida (A) se obtienen a partir de xililendiamina, que tiene un peso molecular promedio en numero (Mn) de 6.000 a 30.000, y que contiene un componente con un peso molecular que no es superior a 1.000 a 0,5 a 5% en masa, basandose en la masa de la resina de poliamida (A) y en donde una longitud promedio de fibra del material fibroso (B) en el material compuesto de tipo resina de poliamida es de al menos 1 cm.
El metodo de la presente invencion para producir un material compuesto de tipo resina de poliamida comprende caractensticamente una etapa de conversion de una resina de poliamida de al menos 50% en moles de las unidades estructurales de diamina obtenidas a partir de xililendiamina, que tiene un peso molecular promedio en numero (Mn) de 6.000 a 30.000, y que contiene un componente de un peso molecular que no es superior a 1.000 a 0,5 a 5% en masa, en una pelfcula o fibra; una etapa de apilamiento de un material fibroso (B) y la resina de poliamida (A) que se ha convertido en una pelfcula o fibra; y una etapa de aplicar despues calor y presion a la misma con el fin de impregnar la resina de poliamida (A) en el material fibroso (B).
El contenido de la presente invencion se describe en detalle a continuacion.
2. La resina de poliamida (A)
La resina de poliamida (A) usada en la presente invencion es una resina de poliamida en la que al menos 50% en moles de las unidades estructurales de diamina (unidades estructurales obtenidas a partir de una diamina) se obtienen a partir de xililendiamina. La resina de poliamida a base de xililendiamina se proporciona por policondensacion con un acido dicarboxflico, en donde al menos 50% en moles de la unidad estructural de diamina se obtiene a partir de xililendiamina.
La resina de poliamida (A) es preferiblemente una resina de poliamida a base de xililendiamina en donde al menos 70% en moles y mas preferiblemente al menos 80% en moles de las unidades estructurales de diamina se obtienen a partir de meta-xililendiamina y/o para-xililendiamina y en donde preferiblemente al menos 50% en moles, mas preferiblemente al menos 70% en moles y particularmente al menos 80% en moles de las unidades estructurales de acido dicarboxflico (unidades estructurales obtenidas a partir de un acido dicarboxflico) se obtienen a partir de un acido dicarboxflico alifatico de cadena lineal a, w, que tiene preferiblemente de 4 a 20 atomos de carbono.
Aunque la meta-xililendiamina y la para-xililendiamina se pueden utilizar mezcladas en cualquier proporcion, de 0 a 50% en moles de meta-xililendiamina y de 50 a 100% en moles de para-xililendiamina, se prefiere cuando existe un
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enfasis en la resistencia al calor, en tanto que se prefiere de 50 a 100% en moles de meta-xililendiamina y de 0 a 50% en moles de para-xililendiamina cuando la capacidad de moldeo de pelfcula de la resina de poliamida (A) es particularmente importante.
Las diaminas distintas de meta-xililendiamina y para-xililendiamina que se pueden utilizar como un componente de diamina de partida de la resina de poliamida a base de xililendiamina, se pueden ejemplificar con diaminas alifaticas tales como tetrametilendiamina, pentametilendiamina, 2-metilpentanodiamina, hexametilendiamina,
heptametilendiamina, octametilendiamina, nonametilendiamina, decametilendiamina, dodecametilendiamina, 2,2,4- trimetilhexametilendiamina, 2,4,4-trimetilhexametilendiamina, diaminas alidclicas tales como 1,3-
bis(aminometil)ciclohexano, 1,4-bis(aminometil)ciclohexano, 1,3-diaminociclohexano, 1,4-diaminociclohexano, bis(4- aminociclohexil)metano, 2,2-bis(4-aminociclohexil)propano, bis(aminometil)decalina, bis(aminometil)triciclodecano y diaminas que tienen un anillo aromatico, por ejemplo, eter bis(4-aminofemlico), parafenilendiamina, bis(aminometil)naftaleno. Se puede utilizar una sola de tales diaminas o se puede utilizar una mezcla de dos o mas.
Cuando se utiliza una diamina distinta de xililendiamina para el componente de diamina, se emplea menos de 50% en moles de las unidades estructurales de diamina y preferiblemente menos de 30% en moles y mas preferiblemente en una proporcion de 1 a 25% en moles, y particularmente preferiblemente de 5 a 20% en moles.
Los acidos dicarboxflicos alifaticos de cadena lineal C4-20 a,w preferidos para emplear como el componente de acido dicarboxflico de partida para la resina de poliamida (A), se pueden ejemplificar con acidos dicarboxflicos alifaticos tales como acido succmico, acido glutarico, acido pimelico, acido suberico, acido azelaico, acido adfpico, acido sebacico, acido undecanodioico, acido dodecanodioico. Aunque se puede utilizar una sola seleccion o una mezcla de dos o mas selecciones, se prefiere el acido adfpico o el acido sebacico entre los anteriores, y el acido sebacico se prefiere particularmente porque lleva el punto de fusion de la resina de poliamida a un intervalo adecuado para operaciones de moldeo.
El componente de acido dicarboxflico distinto del mencionado acido dicarboxflico alifatico de cadena C4-20 a,w se puede ejemplificar por compuestos de acido ftalico tales como acido isoftalico, acido tereftalico y acido ortoftalico y por acidos naftalendicarboxflicos como isomeros tales como acido 1,2-naftalendicarboxflico, acido 1,3- naftalendicarboxflico, acido 1,4-naftalendicarboxflico, acido 1,5-naftalendicarboxflico, acido 1,6-naftalendicarboxflico, acido 1,7-naftalendicarboxflico, acido 1,8-naftalendicarboxflico, acido 2,3-naftalendicarboxflico, acido 2,6- naftalendicarboxflico y acido 2,7-naftalendicarboxflico. Se puede utilizar un solo acido dicarboxflico de este tipo o se puede utilizar una mezcla de dos o varios.
En aquellos casos en los que se emplea un acido dicarboxflico distinto de un acido dicarboxflico alifatico de cadena lineal a,w como un componente de acido dicarboxflico, se prefiere el uso de acido isoftalico en base a consideraciones de las propiedades de capacidad de moldeo y de barrera. La proporcion de acido isoftalico no es preferiblemente superior a 30% en moles de las unidades estructurales de acido dicarboxflico, mientras que el intervalo de 1 a 30% en moles es mas preferido y se prefiere particularmente el intervalo de 5 a 20% en moles.
Con referencia a componentes constituyentes de la resina de poliamida (A) distintos del componente diamina y del componente de acido dicarboxflico, una lactama, por ejemplo, £-caprolactama, laurolactama y/o un acido aminocarboxflico/alifatico, por ejemplo, acido aminocaproico, acido aminoundecanoico, tambien se puede utilizar como un componente de la copolimerizacion dentro de un intervalo que no perjudique los efectos de la presente invencion.
Las resinas de poliamida (A) mas preferidas son resinas de polimeta-xilileno sebacamida, resinas de polipara-xilileno sebacamida y resinas de sebacamida mezcladas con polimeta-xilileno/para-xilileno, proporcionadas mediante la policondensacion de acido sebacico con xililendiamina mixta a base de meta-xililendiamina y para-xililendiamina. Estas resinas de poliamida tienden a proporcionar una capacidad de procesamiento de moldeo particularmente buena.
Una resina de poliamida que tiene un peso molecular promedio en numero (Mn) de 6.000 a 30.000 y que contiene un componente con un peso molecular que no es superior a 1.000 a 0,5 a 5% en masa, se usa como la resina de poliamida (A) en la presente invencion.
Cuando el peso molecular promedio en numero (Mn) esta fuera del intervalo de 6.000 a 30.000, la resina de poliamida (A) presenta una capacidad disminuida para impregnar el material fibroso y la resistencia del material compuesto obtenido o la pieza moldeada del mismo, a continuacion, tambien se deteriora. El peso molecular promedio en numero (Mn) es preferiblemente de 8.000 a 28.000, mas preferiblemente de 9.000 a 26.000, aun mas preferiblemente de 10.000 a 24.000, particularmente preferido de 11.000 a 22.000, y lo mas preferiblemente de
12.000 a 20.000. La resistencia al calor, el modulo de elasticidad, la estabilidad dimensional y la capacidad de procesamiento de moldeo son excelentes en los intervalos indicados.
El peso molecular promedio en numero (Mn) al que se hace referencia en el presente documento se calcula usando la siguiente formula a partir de la concentracion del grupo amino terminal [NH2] (pequivalente/g) y la concentracion del grupo carboxilo terminal [COOH] (pequivalente/g) en la resina de poliamida.
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peso molecular promedio en numero (Mn) = 2.000.000/([COOH] + [NH2])
La resina de poliamida (A) debe contener un componente con un peso molecular que no sea superior a 1.000 con 0,5 a 5% en masa. Este contenido del componente de bajo peso molecular indicado en los intervalos indicados, da como resultado la resina de poliamida (A) que tiene una excelente capacidad para impregnar el material fibroso con la consecuencia que el material compuesto y las piezas moldeadas del mismo, obtenidos a partir del mismo tienen una fuerza y resistencia a la deformacion excelentes. Cuando se supera el 5% en masa, este componente de bajo peso molecular tiene exudacion y entonces la fuerza y la apariencia de la superficie se degradan.
El contenido en componente con un peso molecular que no es superior a 1.000 es preferiblemente de 0,6 a 4,5% en masa, mas preferiblemente de 0,7 a 4% en masa, aun mas preferiblemente de 0,8 a 3,5% en masa, con especial preferencia de 0,9 a 3% en masa, y lo mas preferiblemente de 1 a 2,5% en masa.
El contenido en componente de bajo peso molecular que tiene un peso molecular que no es superior a 1.000 se puede ajustar mediante el ajuste de las condiciones de polimerizacion en estado fundido, por ejemplo, la temperatura y la presion durante la polimerizacion de la resina de poliamida (A), la tasa de goteo de diamina. En particular, el ajuste a cualquier proporcion puede llevarse a cabo en la fase final de una polimerizacion en estado fundido mediante la reduccion de la presion en el reactor y la retirada del componente de bajo peso molecular. El componente de bajo peso molecular tambien se puede retirar sometiendo la resina de poliamida, producida mediante polimerizacion en estado fundido, a una extraccion con agua caliente y/o, ademas, llevando a cabo una polimerizacion en fase solida a presion reducida despues de la polimerizacion en estado fundido. Durante esta polimerizacion en fase solida, el componente de bajo peso molecular se puede controlar con cualquier contenido, mediante el ajuste de la temperatura y la profundidad del vado. El ajuste tambien es posible mediante la adicion aguas abajo de la resina de poliamida de componente de bajo peso molecular que tiene un peso molecular que no es superior a 1.000.
La cantidad de componente con un peso molecular que no es superior a 1.000 se puede determinar a partir del valor como polimetilmetacrilato (PMMA) estandar, mediante una medicion por cromatograffa de permeacion en gel (GPC) utilizando un "HLC-8320GPC" de Tosoh Corporation. La medicion puede llevarse a cabo utilizando dos columnas "TSKgel SuperHM-H" para la columna de medicion, teniendo el hexafluoroisopropanol (HFIP) una concentracion de trifluoroacetato de sodio de 10 mmol/L para el disolvente, una concentracion de resina de 0,02% en masa, una temperatura de columna de 40°C, un caudal de 0,3 ml/minuto y un detector de mdice de refraccion (IR). La curva de calibracion se construye midiendo 6 niveles de PMMA disuelto en HFIP.
La resina de poliamida (A) contiene preferiblemente un compuesto dclico de 0,01 a 1% en masa. En la presente invencion, este compuesto dclico se refiere a un compuesto dclico producido cuando una sal del componente de diamina y el componente de acido dicarboxflico como materiales de partida para la resina de poliamida (A), forman un anillo. Los compuestos dclicos se pueden cuantificar por el metodo siguiente.
Los granulos de la resina de poliamida (A) se muelen usando un molino ultracentnfugo; el resultado se carga en un tamiz de 0,25 mm de O; y 10 g de una muestra de polvo menor o igual a 0,25 mm de O se mide en un cartucho de extraccion. Esto viene seguido por una extraccion Soxhlet durante 9 horas con 120 ml de metanol y la concentracion del extracto resultante hasta 10 ml con un evaporador, teniendo cuidado de evitar la evaporacion a sequedad. Si el oligomero precipita en este punto, se retira haciendo pasar el lfquido a traves de un filtro adecuado de PTFE. El extracto obtenido se diluye 50 veces con metanol para obtener una solucion que se somete a medicion. El contenido en compuesto dclico se determina mediante la realizacion de un analisis cuantitativo usando cromatograffa de lfquidos de alto rendimiento HPLC de Hitachi Technologies Corporation.
Al tener un contenido en compuesto dclico en el intervalo indicado, la resina de poliamida (A) mostrara un excelente rendimiento de impregnacion en el material fibroso, lo que apoya la obtencion de una resistencia excelente para el material compuesto obtenido y las piezas moldeadas del mismo, asf como la reduccion al mmimo de la deformacion y facilitar una mejora adicional de la estabilidad dimensional.
El contenido en compuesto dclico es mas preferiblemente de 0,05 a 0,8% en masa y aun mas preferiblemente es de 0,1 a 0,5% en masa.
La resina de poliamida (A) producida mediante polimerizacion en estado fundido contendra frecuentemente cantidades significativas de compuestos dclicos, y estos se eliminan generalmente mediante la realizacion, por ejemplo, de una extraccion con agua caliente. La cantidad de compuesto dclico se puede ajustar mediante el ajuste de la rigidez de esta extraccion con agua caliente. La cantidad de compuesto dclico tambien se puede ajustar mediante el ajuste de la presion durante la polimerizacion en estado fundido.
La distribucion del peso molecular (peso molecular promedio en peso/peso molecular promedio en numero (Mw/Mn)) de la resina de poliamida (A) de la presente invencion es preferiblemente de 1/8 a 3/1. Esta distribucion del peso molecular es mas preferiblemente de 1,9 a 3,0 y aun mas preferiblemente de 2,0 a 2,9. Llevar la distribucion del peso molecular a este intervalo produce como resultado un excelente comportamiento de impregnacion de la resina de poliamida (A) en el material fibroso y de este modo se tiende a facilitar la obtencion de un material compuesto que tiene excelentes propiedades mecanicas.
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La distribucion del peso molecular de la resina de poliamida (A) se puede ajustar, por ejemplo, mediante una seleccion prudente de las condiciones de reaccion de la polimerizacion, por ejemplo, el tipo y la cantidad de iniciador y el catalizador utilizado en la polimerizacion y la temperatura de reaccion, la presion y el tiempo. Tambien se puede ajustar por precipitacion fraccionada de la resina de poliamida despues de la polimerizacion y/o mediante la mezcla de una pluralidad de resinas de poliamida obtenidas bajo diferentes condiciones de polimerizacion y que tienen diferentes pesos moleculares promedio.
La distribucion del peso molecular se puede determinar mediante la medicion GPC y, espedficamente, se puede determinar como el valor como polimetilmetacrilato estandar utilizando como instrumento un "HLC-8320GPC" de Tosoh Corporation y utilizando dos columnas de "TSKgel SuperHM-H" (de Tosoh Corporation) para la columna, hexafluoroisopropanol (HFIP) que tiene una concentracion de trifluoroacetato de sodio de 10 mmol/L para el eluyente, una concentracion de resina de 0,02% en masa, una temperatura de columna de 40°C, un caudal de 0,3 mL/minuto y un detector de mdice de refraccion (IR). La curva de calibracion se construye midiendo 6 niveles de PMMA disuelto en HFIP.
La viscosidad del fundido de la resina de poliamida (A), cuando se mide a la temperatura del punto de fusion de la resina de poliamida (A) + 30°C, con una tasa de cizallamiento de 122 s-1, y con un contenido en humedad en la resina de poliamida (A) que no es superior a 0,06% en masa, es preferiblemente de 50 a 1200 Pa ■ s. Llevar la viscosidad del fundido al intervalo indicado proporciona un excelente comportamiento de impregnacion de la resina de poliamida (A) en el material fibroso. Tambien facilita el procesamiento de la resina de poliamida (A) en una pelfcula o fibra. Cuando la resina de poliamida (A), como se plantea a continuacion, tiene dos o mas puntos de fusion, para la medicion se toma el punto de fusion que es la temperatura superior del pico endotermico a la temperatura mayor o mas alta.
La viscosidad del fundido esta mas preferiblemente en el intervalo de 60 a 500 Pa ■ s y esta aun mas preferiblemente en el intervalo de 70 a 100 Pa ■ s.
La viscosidad del fundido de la resina de poliamida se puede ajustar, por ejemplo, mediante una seleccion prudente de la relacion de carga entre el componente de partida de acido dicarboxflico y el componente de diamina, el catalizador de la polimerizacion, el modificador del peso molecular, la temperatura de polimerizacion y el tiempo de polimerizacion.
La resina de poliamida (A) tiene preferiblemente una tasa de retencion del modulo de flexion en la absorcion de humedad de al menos 85%. Llevar la tasa de retencion del modulo de flexion en la absorcion de humedad al intervalo indicado, tiende a causar que el material compuesto resultante y las piezas moldeadas del mismo muestren poca disminucion de las propiedades a temperaturas/humedades elevadas y a causar pocos cambios en la forma, de modo que la deformacion sea pequena.
Esta tasa de retencion del modulo de flexion en la absorcion de humedad se define como la relacion (%), para una muestra de ensayo de la flexion de la resina de poliamida (A), del modulo de flexion cuando se ha producido una absorcion de humedad del 0,5% en masa, con el modulo de flexion cuando se ha producido una absorcion de humedad del 0,1% en masa. Un valor mas alto para esta tasa de retencion significa que el modulo de flexion es mas resistente a ser reducido por la absorcion de humedad.
La tasa de retencion del modulo de flexion en la absorcion de humedad es mas preferiblemente de al menos 90% y es aun mas preferiblemente de al menos 95%.
La tasa de retencion del modulo de flexion en la absorcion de humedad de la resina de poliamida se puede controlar usando las proporciones de mezcla para la para-xililendiamina y la meta-xililendiamina, en donde una mayor proporcion de para-xililendiamina puede proporcionar una tasa mejor de retencion del modulo de flexion. La tasa de retencion del modulo de flexion en la absorcion de humedad tambien se puede ajustar mediante el control de la cristalinidad de una muestra del ensayo de flexion.
La tasa de absorcion de humedad de la resina de poliamida (A) - definida como la absorcion de humedad cuando la resina se sumerge en agua durante 1 semana a 23°C, se retira, la humedad se limpia y la medicion se lleva a cabo de inmediato - es preferiblemente no superior a 1% en masa y mas preferiblemente no es superior a 0,6% en masa, y aun mas preferiblemente no es superior a 0,4% en masa. Cuando se satisface el intervalo indicado, la deformacion inducida por la absorcion de humedad, del material compuesto resultante y de las piezas moldeadas del mismo se detiene facilmente; por otra parte, la formacion de espuma se inhibe durante el moldeo del material compuesto, por ejemplo, cuando se aplican calor y presion, y se puede obtener una pieza moldeada que presenta pocas burbujas.
Ademas, una resina de poliamida (A) adecuada para el uso tiene una concentracion de grupo amino terminal ([NH2]) de preferiblemente menos de 100 pequivalente/g, mas preferiblemente de 5 a 75 pequivalente/g y aun mas preferiblemente 10 a 60 pequivalente/g, y una concentracion de grupo carboxilo terminal ([COOH]) de preferiblemente menos de 150 pequivalente/g, mas preferiblemente de 10 a 120 pequivalente/g y aun mas preferiblemente de 10 a 100 pequivalente/g. El uso de una resina de poliamida con las concentraciones indicadas de grupo terminal facilita una viscosidad estable durante el procesamiento de la resina de poliamida (A) en forma de
fibra o de pelmula, y tambien tiende a proporcionar una excelente reactividad con compuestos de carbodiimida, ver mas adelante.
La relacion entre la concentracion de grupos amino terminales y la concentracion de grupos carboxilo terminales ([NH2]/[COOH]) preferiblemente no es superior a 0,7 y mas preferiblemente no es superior a 0,6 y en particular, 5 preferiblemente, no es superior a 0,5. Una relacion mayor que 0,7 puede dar lugar a una dificultad en el control del peso molecular durante la polimerizacion de la resina de poliamida (A).
La concentracion del grupo amino terminal se puede medir mediante la disolucion de 0,5 g de la resina de poliamida a 20 a 30°C con agitacion, en 30 ml de un disolvente de fenol/metanol mixto (4:1) y una valoracion con 0,01 N de acido clorddrico. La concentracion del grupo carboxilo terminal se puede determinar mediante la disolucion de 0,1 g 10 de la resina de poliamida en 30 ml de alcohol bendlico a 200°C; la adicion de 0,1 ml de una solucion de rojo de fenol en el intervalo de 160°C a 165°C; y la valoracion de la solucion resultante con un reactivo de valoracion preparado mediante la disolucion de 0,132 g de KOH en 200 ml de alcohol bendlico (0,01 mol/L como concentracion de KOH). El punto final se toma como el punto en el cual el color cambia de amarillo a rojo y no se produce ningun cambio de color adicional.
15 La relacion molar de las unidades de diamina que han reaccionado con las unidades de acido dicarboxflico que han reaccionado (numero de moles de unidades de diamina reaccionada/numero de moles de unidades de acido dicarboxflico reaccionado, tambien se hace referencia mas adelante como la "relacion molar de reaccion") en la resina de poliamida (A) de la presente invencion es preferiblemente de 0,97 a 1,02. El uso de este intervalo facilita el control del peso molecular y la distribucion del peso molecular de la resina de poliamida (A) en un intervalo 20 seleccionado libremente.
La relacion molar de reaccion es mas preferiblemente menor de 1,0, incluso mas preferiblemente menor de 0,995 y particularmente mas preferido menor de 0,990, aunque su lfmite inferior no sea mas preferiblemente inferior a 0,975 e incluso mas preferiblemente no sea inferior a 0,98.
Esta relacion molar de reaccion (r) se puede determinar usando la siguiente formula.
25 r=(l-cN-b(C-N))/(l-cC+a(C-N})
en la formula: a: M1/2 b: M2/2
c: 18,015 (el peso molecular del agua (g/mol))
30 M1: el peso molecular de la diamina (g/mol)
M2: el peso molecular del acido dicarboxflico (g/mol)
N: la concentracion de grupos amino terminales (equivalente/g)
c: la concentracion de grupos carboxilo terminales (equivalente/g)
Cuando la resina de poliamida se sintetiza usando monomeros que tienen diferentes pesos moleculares para el 35 componente de diamina o para el componente de acido dicarboxflico, M1 y M2 se calculan por supuesto de conformidad con la relacion de la mezcla (relacion molar) para los monomeros mezclados como material de partida. Cuando el interior del recipiente de smtesis es un sistema completamente sellado, la relacion molar de monomeros cargados sera la misma que la relacion molar de reaccion; sin embargo, ya que un aparato de smtesis real no se puede hacer que sea un sistema completamente sellado, la relacion molar cargada y la relacion molar de reaccion 40 no seran necesariamente la misma. La relacion molar cargada y la relacion molar de reaccion no seran necesariamente la misma ya que el monomero cargado tampoco se somete necesariamente a una reaccion completa. En consecuencia, la relacion molar de reaccion indica la relacion molar del monomero que ha reaccionado en realidad, que se determina a partir de las concentraciones de grupos terminales de la resina de poliamida terminada.
45 La relacion molar de reaccion de la resina de poliamida (A) se puede ajustar mediante el establecimiento de un valor adecuado para la relacion molar cargada del componente de acido dicarboxflico de partida y el componente de diamina y mediante el establecimiento de valores adecuados para las condiciones de reaccion, por ejemplo, el tiempo de reaccion, la temperatura de reaccion, la velocidad de goteo de xililendiamina, la presion dentro del recipiente, el tiempo del inicio de la reduccion de presion, y asf sucesivamente.
50 Cuando el metodo de produccion de la resina de poliamida es uno denominado metodo de sal, la relacion molar de reaccion se puede llevar de 0,97 a 1,02 espedficamente, por ejemplo, mediante el establecimiento de la relacion de componente de diamina de partida/componente de acido dicarboxflico en este intervalo y provocando una reaccion
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completa. Para los metodos en los que la diamina se hace gotear continuamente en el acido dicarbox^lico fundido, ademas de establecer la relacion de carga en el intervalo indicado, la cantidad de diamina que se somete a reflujo durante el goteo de diamina tambien se puede controlar y el goteo de diamina se puede retirar del sistema de reaccion. En terminos espedficos, la diamina se puede retirar del sistema mediante el control de la temperatura en una columna sometida a reflujo en un intervalo optimo y ajustando el relleno, por ejemplo, anillos Raschig, anillos Lessing, con forma de silla de montar, en una columna de relleno con una cantidad adecuada y una forma adecuada. Ademas, la diamina sin reaccionar tambien se puede retirar del sistema, acortando el tiempo de reaccion despues de que se ha goteado la diamina. La diamina sin reaccionar tambien se puede retirar del sistema de reaccion segun sea necesario mediante el control de la tasa de goteo de diamina. Es posible utilizar estos metodos para controlar la relacion molar de reaccion en el intervalo prescrito, incluso cuando la relacion de carga esta fuera del intervalo deseado.
No hay limitaciones particulares en el metodo de produccion de la resina de poliamida (A), y esta produccion se puede llevar a cabo utilizando metodos y condiciones de polimerizacion conocidos hasta ahora. Una pequena cantidad de una monoamina o un acido monocarboxflico se puede anadir como un modificador del peso molecular durante la policondensacion de la resina de poliamida. Por ejemplo, la produccion se puede llevar a cabo por un metodo en el que una sal procedente del componente de diamina que contiene xililendiamina y el acido dicarboxflico, por ejemplo, acido adfpico o acido sebacico, se calienta en presencia de agua con sobrepresion aplicada y entonces la polimerizacion se lleva a cabo en estado fundido mientras que se elimina el agua anadida y el agua de condensacion. La produccion tambien se puede llevar a cabo por un metodo en el que se anade directamente la xililendiamina a una masa fundida de acido dicarboxflico y la policondensacion se lleva a cabo a presion normal. En este caso, la diamina se anade continuamente al acido dicarboxflico con el fin de mantener el sistema de reaccion en un estado ftquido uniforme, y durante este intervalo la policondensacion se hace avanzar mientras se calienta el sistema de reaccion, a fin de evitar que la temperatura de reaccion caiga por debajo del punto de fusion de la oligoamida y la poliamida que se producen.
La resina de poliamida (A) tambien se puede producir mediante la realizacion de una polimerizacion en fase solida despues de la produccion por un metodo de polimerizacion en estado fundido. No hay limitaciones particulares en el metodo para llevar a cabo la polimerizacion en fase solida, y la produccion se puede llevar a cabo utilizando metodos y condiciones de polimerizacion conocidos hasta la fecha.
El punto de fusion de la resina de poliamida (A) en la presente invencion es preferiblemente de 150 a 310°C y mas preferiblemente es de 180 a 300°C.
La temperatura de transicion vftrea de la resina de poliamida (A) es preferiblemente de 50 a 100°C, mas preferiblemente de 55 a 100°C, y de forma particularmente preferible de 60 a 100°C. La resistencia al calor tiende a ser excelente en el intervalo indicado.
El punto de fusion se refiere a la temperatura observada en la parte superior del pico endotermico durante la elevacion de la temperatura mediante calorimetna diferencial de barrido (DSC). La temperatura de transicion vftrea se refiere a la temperatura de transicion vftrea que se mide durante el recalentamiento despues de que la muestra ya se ha calentado y fundido una vez, con el fin de eliminar el efecto de la historia termica sobre la cristalinidad. Estas mediciones se pueden llevar a cabo, por ejemplo, utilizando un "DSC-60" de Shimadzu Corporation, un tamano de muestra de aproximadamente 5 mg y un flujo de nitrogeno de 30 ml/minuto para la atmosfera de gas. El punto de fusion se puede determinar como la temperatura superior del pico endotermico observado durante la fusion por calentamiento desde la temperatura ambiente con una tasa de aumento de temperatura de 10°C/minuto, hasta al menos la temperatura del punto de fusion esperado. La resina de poliamida fundida se inactiva entonces con hielo seco y la temperatura de transicion vftrea a partir de entonces se puede determinar por recalentamiento a una tasa de 10°C/minuto hasta al menos la temperatura del punto de fusion.
La resina de poliamida (A) es tambien preferiblemente una resina de poliamida que tiene al menos dos puntos de fusion. Se prefiere la resina de poliamida que tiene por lo menos dos puntos de fusion, ya que tiende a tener una excelente resistencia al calor y una excelente capacidad de procesamiento de moldeo cuando se moldea el material compuesto.
A continuacion, se describe un ejemplo preferido de una resina de poliamida que tiene por lo menos dos puntos de fusion: una resina de poliamida que tiene al menos dos puntos de fusion, en la que al menos 70% en moles de las unidades estructurales de diamina obtenidas a partir de xililendiamina y al menos 50% en moles de las unidades estructurales de acido dicarboxflico se obtienen partir de acido sebacico, en donde la unidad de xililendiamina contiene 50 a 100% en moles de unidades obtenidas a partir de para-xililendiamina y de 0 a 50% en moles de unidades se obtienen a partir de meta-xililendiamina, y que tiene un peso molecular promedio en numero (Mn) de
6.000 a 30.000.
Los, por lo menos, dos puntos de fusion considerados en esta memoria, estan habitualmente en el intervalo de 250 a 330°C y preferiblemente de 260 a 320°C, mas preferiblemente de 270 a 310°C, y de forma particularmente preferible de 275 a 305°C. Se proporciona una resina de poliamida que tiene una excelente resistencia al calor y una excelente
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capacidad de procesamiento de moldeo durante el moldeo del material compuesto, al tener al menos dos puntos de fusion, preferiblemente en los intervalos de temperature indicados.
Una resina de poliamida (A) de este tipo que tiene al menos dos puntos de fusion se puede obtener preferiblemente mediante el uso de los siguientes metodos (1), (2) o (3), o una combinacion de una pluralidad de estos metodos, durante la polimerizacion en estado fundido.
(1) Un metodo que contiene una etapa de retirar la resina de poliamida en forma de hebra desde el reactor de polimerizacion, con el fin de llevar la resina de poliamida al intervalo de temperatura desde el punto de fusion de la resina de poliamida a su punto de fusion + 20°C, y una etapa de enfriamiento de la hebra de resina de poliamida retirada, en agua de refrigeracion de 0 a 60°C.
(2) Un metodo que comprende, como un proceso anterior, una etapa de retirar la resina de poliamida en forma de hebra desde el reactor de polimerizacion, una etapa de fundir el acido dicarboxflico; una etapa de gotear continuamente la diamina en la masa fundida de acido dicarboxflico; una etapa de mantener, despues de la finalizacion del goteo de diamina, durante 0 a 60 minutos desde el punto de fusion de la resina de poliamida a su punto de fusion + 30°C; y una etapa de continuacion de la reaccion de policondensacion a presion negativa.
(3) Un metodo que comprende, como un proceso anterior, una etapa de retirar la resina de poliamida en forma de hebra desde el reactor de polimerizacion, una etapa de mantener una masa fundida de la sal procedente del acido dicarboxflico y la diamina con aplicacion de presion; una etapa de elevar la temperatura al tiempo que se reduce la presion; y una etapa de mantener durante 0 a 60 minutos desde el punto de fusion de la resina de poliamida hasta su punto de fusion + 30°C.
El punto de fusion al que se hace referencia en los apartados (1) a (3) anteriores es la temperatura superior del pico a la temperatura elevada o mas alta entre la pluralidad de picos endotermicos presentes en la medicion DSC.
El metodo (1) es un metodo en el que la resina de poliamida se enfna a un intervalo de temperatura prescrito, en tanto que se retira en forma de hebra en condiciones de temperatura prescritas. Aunque la resina de poliamida tiene una composicion unica, se cree que la retirada y el enfriamiento de la resina de poliamida en las condiciones indicadas dan como resultado la solidificacion de una pluralidad de estructuras cristalinas que tienen diferentes puntos de fusion. La temperatura de la resina de poliamida en el momento de la retirada de la hebra es preferentemente desde el punto de fusion al punto de fusion + 15°C. El enfriamiento de la hebra se produce en agua de refrigeracion de 0 a 60°C y preferiblemente en agua de refrigeracion de 10 a 50°C y mas preferiblemente en agua de refrigeracion de 20 a 45°C.
El tiempo durante el cual la hebra esta en contacto con el agua de refrigeracion es preferiblemente de 2 a 60 segundos y mas preferiblemente es de 5 a 50 segundos.
Aunque la resina de poliamida tiene una composicion unica, se cree que el uso del intervalo indicado hace posible la solidificacion de una pluralidad de estructuras cristalinas que tienen diferentes puntos de fusion. En un tiempo de enfriamiento que no es superior a 2 segundos, se produce un enfriamiento inadecuado y puede no tener lugar una solidificacion en las estructuras cristalinas preferidas; ademas, se pueden producir fenomenos como la torsion de la hebra alrededor del cortador durante la granulacion, lo que da como resultado una productividad reducida. Un tiempo de enfriamiento en exceso de 60 segundos puede producir problemas tales como una absorcion de humedad demasiado alta en la resina de poliamida obtenida. Este tiempo de enfriamiento se puede ajustar adecuadamente usando, por ejemplo, la distancia sobre la cual la hebra esta en contacto con el agua en el tanque de agua de refrigeracion, la longitud del tanque del agua de refrigeracion, o el tiempo durante el cual el agua de refrigeracion se pulveriza o se atomiza sobre la hebra.
La tasa de retirada de la hebra es preferiblemente de 100 a 300 m/minuto, mas preferiblemente de 120 a 280 m/minuto, incluso mas preferiblemente de 140 a 260 m/minuto y de forma particularmente preferida de 150 a 250 m/minuto. Se cree que los intervalos indicados permiten la solidificacion de la estructura cristalina de la resina de poliamida en una pluralidad de estructuras cristalinas que tienen diferentes puntos de fusion. Tambien se prefieren los intervalos indicados porque evitan la absorcion excesiva de humedad en los granulos resultantes. Tambien se prefieren porque dan lugar a una formacion de granulos facil y por lo tanto una productividad mejorada. La tasa de retirada de la hebra se puede ajustar mediante la velocidad de los dientes de rotacion en la granuladora y la presion en el reactor en el momento de la retirada.
El metodo (2) es un metodo que se ejecuta como un procedimiento que precede a la etapa de retirada de la resina de poliamida en forma de hebra desde el reactor de polimerizacion y que comprende una etapa de fusion del acido dicarboxflico; una etapa de goteo continuo de la diamina en la masa fundida de acido dicarboxflico; una etapa de mantener, despues de la finalizacion del goteo de diamina, durante 0 a 60 minutos desde el punto de fusion de la resina de poliamida a su punto de fusion + 30°C; y una etapa de continuacion de la reaccion de policondensacion a presion negativa.
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En la etapa de fundir el acido dicarbox^lico, antes de la etapa de policondensacion, el acido dicarbox^lico solido se puede cargar en el reactor y sobrecalentar y fundir, o antes de la etapa de policondensacion, el acido dicarboxflico fundido previamente se puede cargar en el reactor.
En la etapa de goteo continuo de la diamina en la masa fundida de acido dicarboxflico, la temperatura en el reactor se eleva preferiblemente de forma continua, de conformidad con el aumento de la cantidad de diamina que se gotea, mientras que se controla el interior del reactor desde una temperatura que es mayor que o igual a la temperatura a la que el oligomero de poliamida producido no se solidifica, hasta la temperatura de no solidificacion + 30°C. La temperatura en el reactor, cuando finalmente se ha goteado toda la cantidad de diamina es preferentemente desde el punto de fusion de la resina de poliamida al punto de fusion + 30°C. El interior del reactor se sustituye preferiblemente con nitrogeno durante este penodo. Ademas, el interior del reactor se lleva preferiblemente a un estado lfquido uniforme durante este penodo, mezclando el interior del reactor con una paleta de agitacion.
El interior del reactor tambien se presuriza preferentemente durante este intervalo. Se prefiere de 0,1 a 1 MPa; es mas preferido de 0,2 a 0,6 MPa; e incluso es mas preferido de 0,3 a 0,5 MPa. Esta presurizacion se puede realizar con nitrogeno o con vapor. La ejecucion de esta etapa hace posible la produccion de una buena productividad de una resina de poliamida que tiene propiedades uniformes.
Mediante la ejecucion en el metodo (2) de la etapa de mantener durante 0 a 60 minutos desde el punto de fusion de la resina de poliamida a su punto de fusion + 30°C y la etapa de continuacion de la reaccion de policondensacion a presion negativa, la resina de poliamida obtenida a traves de estas etapas, tiende facilmente a ser una resina de poliamida que tiene una pluralidad de puntos de fusion.
Cuando la etapa de mantenimiento desde el punto de fusion de la poliamida al punto de fusion + 30°C es mas larga que 60 minutos, la resina de poliamida puede tener entonces un unico punto de fusion, y como resultado el mantenimiento durante mas de 60 minutos es desfavorecedor. La etapa de mantenimiento desde el punto de fusion al punto de fusion + 30°C es mas preferiblemente de 1 a 40 minutos, incluso mas preferiblemente de 1 a 30 minutos, y de forma particularmente preferida de 1 a 20 minutos.
En la etapa de continuacion de la reaccion de policondensacion a una presion negativa, la presion es preferiblemente desde 0,05 MPa a menos que la presion atmosferica, mas preferiblemente desde 0,06 hasta 0,09 MPa, y aun mas preferiblemente desde 0,07 hasta 0,085 MPa. El tiempo en este punto es preferiblemente de 1 a 60 minutos. Se prefiere mas de 1 a 40 minutos, de 1 a 30 minutos es aun mas preferido, y de 1 a 20 minutos es particularmente preferido. La temperatura de reaccion es preferentemente desde el punto de fusion al punto de fusion + 30°C y mas preferiblemente desde el punto de fusion al punto de fusion + 20°C. Continuando con la reaccion de policondensacion a presion negativa como se ha descrito anteriormente, se posibilita el ajuste de la resina de poliamida a un peso molecular deseado y establecer una pluralidad de puntos de fusion de la resina de poliamida.
El metodo (3) comprende una etapa de mantener una masa fundida de la sal procedente del acido dicarboxflico y la diamina con aplicacion de presion; una etapa de elevar la temperatura al tiempo que se reduce la presion; y una etapa de mantener durante 0 a 60 minutos a partir del punto de fusion de la resina de poliamida hasta su punto de fusion + 30°C.
La etapa de mantener una masa fundida de la sal procedente del acido dicarboxflico y la diamina con aplicacion de presion y la etapa de elevar la temperatura mientras que se reduce la presion, son un metodo de produccion de acuerdo con el metodo de sal general. La temperatura en la etapa de mantener una masa fundida de la sal procedente del acido dicarboxflico y la diamina con la aplicacion de presion es, preferiblemente, desde el punto de fusion del oligomero de poliamida al punto de fusion + 30°C y mas preferiblemente es desde el punto de fusion del oligomero de poliamida al punto de fusion + 20°C, mientras que la masa fundida se mantiene durante preferiblemente 60 a 300 minutos y mas preferiblemente de 90 a 240 minutos, mientras que se controla el interior del reactor a una presion preferiblemente de 1 a 2 MPa y mas preferiblemente de 1,5 a 1,9 MPa.
En la etapa de elevar la temperatura mientras que se reduce la presion, la reduccion de la presion y la elevacion de la temperatura se llevan a cabo preferiblemente a una tasa de reduccion de presion de 1 a 2 MPa/hora y mas preferiblemente de 1,5 a 1,8 MPa/hora y a una tasa de elevacion de la temperatura de preferiblemente 10 a 100°C/hora y mas preferiblemente de 20 a 80°C/hora. La presion en la etapa de mantenimiento despues de la reduccion de la presion y la elevacion de la temperatura es preferiblemente desde 0,05 MPa a menos que la presion atmosferica, mas preferentemente desde 0,06 hasta 0,09 MPa, y aun mas preferiblemente desde 0,07 a 0,085 MPa. El tiempo en este punto es preferiblemente de 1 a 60 minutos. Se prefiere mas de 1 a 40 minutos, de 1 a 30 minutos es aun mas preferido y de 1 a 20 minutos es particularmente preferido. La temperatura en este punto es preferentemente desde el punto de fusion al punto de fusion + 30°C y mas preferiblemente desde el punto de fusion al punto de fusion + 20°C.
El mantenimiento se lleva a cabo durante 0 a 60 minutos desde el punto de fusion de la resina de poliamida a su punto de fusion + 30°C. A traves de esta etapa, la resina de poliamida proporcionada a traves de estas etapas, se puede obtener como una resina de poliamida que tiene una pluralidad de puntos de fusion. Cuando la etapa de
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mantenimiento desde el punto de fusion de la resina de poliamida a su punto de fusion + 30°C es mas larga que 60 minutos, la resina de poliamida puede tener un unico punto de fusion, y como resultado el mantenimiento durante mas de 60 minutos es desfavorecedor. La etapa de mantenimiento desde la temperatura de fusion al punto de fusion + 30°C es mas preferiblemente de 1 a 40 minutos, incluso mas preferiblemente de 1 a 30 minutos, y de forma particularmente preferida de 1 a 20 minutos.
Ademas de la resina de poliamida a base de xililendiamina, la resina de poliamida (A) puede contener tambien una resina de poliamida adicional y/o un componente elastomero. Esta resina de poliamida adicional puede estar ejemplificada por poliamida 66, poliamida 6, poliamida 46, poliamida 6/66, poliamida 10, poliamida 612, poliamida 11, poliamida 12, hexametilendiamina, poliamida 66/6T compuesta de acido adfpico y acido tereftalico, y poliamida 6I/6T compuesta de hexametilendiamina, acido isoftalico y acido tereftalico.
Por ejemplo, elastomeros conocidos, tales como elastomeros de tipo poliolefina, elastomeros de tipo dieno, elastomeros de tipo poliestireno, elastomeros de tipo poliamida, elastomeros de tipo poliester, elastomeros de tipo poliuretano, fluoroelastomeros y elastomeros de tipo silicona, se pueden utilizar para el componente elastomerico, en donde el componente elastomerico es preferiblemente un elastomero de tipo poliolefina o un elastomero de tipo poliestireno.
Con el fin de impartir compatibilidad a la resina de poliamida (A), tambien se prefiere para el elastomero un elastomero modificado - tal y como se proporciona por modificacion en presencia o ausencia de un iniciador de radicales, por ejemplo, mediante un acido carboxflico a,p insaturado o un antudrido del mismo, o acrilamida o un derivado de la misma.
El contenido en este componente de resina de poliamida o de elastomero adicional generalmente no es superior a 30% en masa en la resina de poliamida (A) y, preferentemente, no es superior a 20% en masa y particularmente no es superior a 10% en masa.
La resina de poliamida (A) tambien se puede utilizar mezclada con una sola resina de poliamida o con una pluralidad de resinas de poliamida.
Una unica seleccion o una pluralidad de selecciones, por ejemplo, de resinas de poliester, resinas de poliolefina, resinas de poli(sulfuro de fenileno), resinas de policarbonato, resinas de polifenileter y resinas de poliestireno, tambien se pueden mezclar dentro de un intervalo que no perjudique los objetos y efectos de la presente invencion.
3. El material fibroso (B)
El material fibroso (B) utilizado en la presente invencion se puede ejemplificar por fibras de vidrio; fibras de carbono; fibras vegetales (incluidas las fibras de kenaf y bambu); fibras inorganicas tales como fibra de alumina, fibra de boro, fibras ceramicas y fibras de metal (por ejemplo, fibra de acero); y fibras organicas tales como fibras de aramida, fibras de polioximetileno, fibras de poliamida aromatica, fibras de poliparafenilenbenzobisisoxazol y fibras de polietileno de peso molecular ultraelevado. El uso de fibras de carbono se prefiere en particular entre las anteriores porque las fibras de carbono, aunque tienen un peso ligero, tienen caractensticas excelentes tales como resistencia elevada y modulo de elasticidad elevado. Las fibras de carbono a base de poliacrilonitrilo y las fibras de carbono a base de brea, se utilizan preferiblemente para la fibra de carbono.
Estos materiales fibrosos (B) pueden tener una variedad de configuraciones, por ejemplo, un material fibroso proporcionado simplemente alineando un monofilamento o multifilamento en una unica direccion o en una interseccion alternante, una tela tal como un tejido de punto, una tela no tejida o una estera. Una configuracion de monofilamento, de tela, de tela no tejida o de estera se prefiere entre las anteriores. Tambien se prefiere el uso de una impregnacion previa segun se proporciona por apilamiento o la estratificacion de las anteriores y la impregnacion con, por ejemplo, un aglutinante.
El diametro promedio de la fibra de material fibroso (B) es preferiblemente de 1 a 100 pm, mas preferiblemente de 3 a 50 pm, incluso mas preferiblemente de 4 a 20 pm, y particularmente preferiblemente de 5 a 10 pm. Cuando el diametro promedio de partfcula esta en este intervalo, el procesamiento es facil y la pieza moldeada obtenida tiene un modulo de elasticidad y resistencia excelentes. El diametro promedio de partfcula se puede medir mediante la observacion con, por ejemplo, un microscopio electronico de barrido (SEM). El diametro de al menos 50 fibras seleccionadas al azar se mide y luego se calcula el diametro de fibra promedio en numero.
La finura del material fibroso (B) es preferiblemente de 20 a 3.000 tex, y mas preferiblemente es de 50 a 2.000 tex. Cuando la finura esta en este intervalo, el procesamiento es facil y la pieza moldeada obtenida tiene un modulo de elasticidad y resistencia excelentes. La finura se puede determinar mediante la determinacion del peso de las fibras largas de longitud seleccionada libremente y la conversion al peso por 1.000 m. Con respecto al recuento de filamentos, en general se usan preferiblemente de aproximadamente 500 a 30.000 fibras de carbono.
La longitud de la fibra de material fibroso (B) presente en el material compuesto de tipo poliamida de la presente invencion, expresada como la longitud promedio de las fibras, es de al menos 1 cm, mas preferiblemente de al menos 1,5 cm, incluso mas preferiblemente de al menos 2 cm, y en particular preferiblemente de al menos 3 cm. El
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Kmite superior de la longitud promedio de fibra puede variar en funcion de la aplicacion particular, pero preferiblemente no es superior a 500 cm, mas preferiblemente no es superior a 300 cm, y aun mas preferiblemente no es superior a 100 cm.
No existen limitaciones particulares para el metodo de medicion de la longitud promedio de fibra en el material compuesto, pero, por ejemplo, la longitud se puede medir en las fibras que quedan despues de que la resina de poliamida se ha disuelto mediante disolucion del material compuesto en hexafluoroisopropanol (HFIP). La medicion se puede llevar a cabo mediante observacion visual o, dependiendo de las circunstancias, mediante observacion, por ejemplo, con un microscopio optico o un microscopio electronico de barrido (SEM). La longitud de 100 fibras seleccionadas al azar se mide y luego se calcula la longitud promedio de fibra en numero.
No existen limitaciones particulares para la longitud promedio de fibra del material de partida antes del uso del material fibroso que se emplea, pero, desde el punto de vista de lograr una buena capacidad de procesamiento de moldeo, se prefiere el intervalo de 1 a 10.000 m, de aproximadamente 100 a 7.000 m es mas preferido, y de aproximadamente 1.000 a 5.000 m es aun mas preferido.
El material fibroso (B) utilizado en la presente invencion no se tiene que utilizar en forma de hebra cortada - tal como se ha utilizado hasta ahora en los materiales compuestos reforzados con fibras - proporcionada por la agrupacion de la hebra de fibra recogida y el corte a una longitud prescrita. En una realizacion mas preferida de la presente invencion, se utiliza una fibra mas larga que esta para el material fibroso (B), y, a diferencia del caso en el que una resina se mezcla en estado fundido con la hebra cortada hasta ahora utilizada frecuentemente y se realiza una granulacion, el material compuesto se obtiene utilizando un material de fibra larga como tal mediante apilamiento del mismo con la resina de poliamida (A) y la aplicacion de calor y presion a la misma para efectuar la impregnacion. El uso de un material fibroso (B) que presenta una configuracion de fibra larga hace que sea posible mejorar el modulo de elasticidad y la resistencia de la pieza moldeada obtenida, mas que en el caso de un material de moldeo que utiliza hebras cortadas convencionales o material fibroso en el que lo que se conoce como fibra larga se ha roto. El uso de un material fibroso de fibra larga tambien hace que sea posible la generacion de anisotropfa en la resistencia de la pieza moldeada, por ejemplo, para mejorar la resistencia en una direccion prescrita del moldeo. Ademas, la etapa de produccion de hebras cortadas se puede omitir y entonces se puede reducir el coste de produccion.
Sin embargo, la presente invencion ciertamente no excluye la utilizacion conjunta de una fibra corta (D) del material fibroso (B). En el caso de uso conjunto de la fibra corta (D), el diametro promedio de partfcula de la fibra corta (D) es preferiblemente menor que el diametro promedio de la fibra del material fibroso (B).
Con el fin de mejorar la humectabilidad y la adherencia interfacial con la resina de poliamida (A), un grupo funcional que es reactivo con la resina de poliamida esta presente preferiblemente en la superficie del material fibroso.
Un ejemplo preferido de la presencia de un grupo funcional que es reactivo con la resina de poliamida es un material fibroso que ha sido sometido a un tratamiento superficial, por ejemplo, con un agente de tratamiento de superficie o un agente de encolado.
El agente de tratamiento superficial se puede ejemplificar con agentes de tratamiento de superficie que comprenden un compuesto funcional, tal como un compuesto epoxfdico, un compuesto acnlico, un compuesto de isocianato, un compuesto de silano, un compuesto de titanato, por ejemplo, un agente de acoplamiento de silano, un agente de acoplamiento de titanato, en donde se prefieren los agentes de acoplamiento de silano.
El agente de acoplamiento de silano se puede ejemplificar por compuestos de triariloxisilano y compuestos de trialcoxisilano tal como aminopropiltrietoxisilano, fenilaminopropiltrimetoxisilano, glicidilpropiltrietoxisilano, metacriloxipropiltrimetoxisilano y viniltrietoxisilano, y por silanos de ureido, silanos de sulfuro, vinilsilanos, silanos de imidazol.
Ejemplos preferidos del agente de encolado son resinas epoxfdicas, por ejemplo, resinas epoxfdicas de tipo bisfenol A y resinas de ester de vinilo que son resinas de epoxi acrilato que tienen el grupo acnlico o metacnlico en cada molecula, por ejemplo, resinas de ester vimlico de tipo bisfenol A, resinas de ester vimlico de tipo novolac, resinas de ester vimlico bromado. El agente de encolado tambien puede ser una resina modificada con uretano, por ejemplo, una resina epoxfdica o una resina de ester vimlico.
4.1 Produccion de la pelfcula o la fibra de resina de poliamida (A)
Se pueden utilizar metodos conocidos para convertir la resina de poliamida (A) en forma de pelfcula o fibra. Por ejemplo, la fibra se puede producir a partir de granulos de resina de poliamida por hilatura en estado fundido, o se puede utilizar un metodo en el que una pelfcula se moldea de forma continua mediante la extrusion de la resina desde una extrusora.
Cuando la resina de poliamida (A) es muy ngida, como consecuencia la produccion de una pelfcula facil o estable es problematica.
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4.2 La pelfcula de resina de poliamida (A)
En un metodo preferido de produccion de una peKcula de la resina de poliamida (A), se produce primero una pelfcula laminada de la resina de poliamida (A) descrita anteriormente y una resina de poliolefina (C), infra.
No hay limitaciones particulares en el metodo de produccion de la pelfcula laminada, y se pueden utilizar metodos conocidos. En un metodo preferido, la resina de poliamida (A) se produce preferiblemente mezclando con cualquiera de los diversos aditivos, infra, y cualquier resina adicional opcional, y, utilizando esta composicion de resina y la resina de poliolefina (C) descritas a continuacion, se obtiene una pelfcula laminada de resina de poliamida (A)/resina de poliolefina (C) mediante coextrusion moldeando estas usando, por ejemplo, una coextrusora de boquilla en T, una coextrusora de inflacion.
La pelfcula de resina laminada puede tener una estructura de bicapa con una capa de resina de poliolefina (C)/una capa de resina de poliamida (A) o una estructura de tres capas con una capa de resina de poliolefina (C)/una capa de resina de poliamida(A)/una capa de resina de poliolefina (C).
En el caso de la produccion mediante coextrusion con boquilla de tipo T, las masas fundidas individuales de las resinas (A) y (C), proporcionadas mediante amasado y extrusion con una extrusora, se introducen en una boquilla de tipo T capaz de laminar 2 resinas/2 capas o de laminar 2 resinas/3 capas y se laminan en la misma y luego se extruyen desde la boquilla de tipo T como una pelfcula fundida. Se pueden establecer diversas relaciones de capa para la relacion de capa entre las capas individuales, y la pelfcula fundida extruida se puede formar con un espesor de pelfcula prescrito mediante enfriamiento con aplicacion de presion con un rodillo de enfriamiento.
Con respecto al espesor de la pelfcula laminada, la capa de resina de poliamida (A) es preferiblemente de 5 a 50 pm y mas preferiblemente es de 10 a 30 pm. Con mas de 50 pm, la pelfcula de resina de poliamida obtenida es demasiado gruesa, lo que se traduce despues en un comportamiento de impregnacion deficiente en el material fibroso (B) y/o una gran cantidad de deformacion, por lo que es diffcil obtener el material compuesto deseado. El lfmite inferior es preferiblemente de 5 pm, basado en consideraciones de productividad.
El espesor de la capa de resina de poliolefina (C) es preferiblemente de 5 a 50 pm y mas preferiblemente de 10 a 30 pm. Se prefiere un espesor de capa de resina de poliolefina (C) en el intervalo indicado, porque tiende a proporcionar una excelente capacidad de moldeo a la pelfcula de resina laminada. Tambien se prefiere, ya que proporciona una excelente capacidad de desprendimiento de intercapa cuando la pelfcula laminada se desprende, debido a que proporciona una excelente capacidad de embobinado a la capa de resina de poliamida (A), y porque tiende a facilitar la produccion de un rodillo de pelfcula de la resina de poliamida (A) que esta exenta de arrugas de embobinado.
La resina de poliolefina (C) utilizada en el laminado es una resina proporcionada por la polimerizacion de un monomero de olefina, tal y como se tipifica por las resinas de polietileno y las resinas de polipropileno.
La resina de polietileno (C) se puede ejemplificar espedficamente con polietileno de baja densidad (LDPE), polietileno de alta densidad (HDPE), polietileno de densidad media (MDPE), polietileno de baja densidad de alta presion (HPLDPE), polietileno de baja densidad lineal (LLDPE), polietileno de muy baja densidad (VLDPE), copolfmero aleatorio de baja cristalinidad de etileno-1-buteno, copolfmero de etileno-propileno, copolfmero de etileno-acetato de vinilo, copolfmero de etileno-acido acnlico y copolfmero de etileno-ester de acrilato. Uno solo de estos se puede utilizar solo, o dos o mas se pueden usar en combinacion. La resina de polipropileno se puede ejemplificar con homopolfmeros de polipropileno y copolfmeros de propileno en donde el propileno se copolimeriza con otra a-olefina tal como etileno, 1-buteno o 1-hexeno.
La resina de poliolefina (C) es preferiblemente un homopolfmero o un copolfmero de polipropileno, un polietileno de baja densidad de alta presion (HPLDPE) o un polietileno lineal de baja densidad (LLDPE), mientras que el polietileno de baja densidad de alta presion (HPLDPE) es particularmente eficaz en terminos de facilidad de desprendimiento y estabilidad de la capacidad de procesamiento del moldeo.
La resina de poliolefina (C) mostrara un rendimiento satisfactorio de desprendimiento con respecto a la resina de poliamida (A), pero un agente de liberacion tambien se puede incorporar si es necesario. Por ejemplo, un agente de liberacion a base de glicerido conocido se puede utilizar para el agente de liberacion. Cuando se incorpora un agente de liberacion, la cantidad de incorporacion es de 0,1 a 10 partes en masa y preferentemente de 1 a 5 partes en masa por 100 partes en masa de la resina de poliolefina (C).
Una pelfcula de la resina de poliamida (A) se produce mediante el desprendimiento de la capa de resina de poliolefina (C) de la pelfcula bicapa de la capa de resina de poliolefina (C)/capa de resina de poliamida (A) descrita anteriormente o la pelfcula laminada de tres capas con una capa de resina de poliolefina (C)/una capa de resina de poliamida(A)/una capa de resina de poliolefina (C). Esta etapa puede proporcionar una pelfcula de resina de poliamida (A) fina. El desprendimiento de la capa de resina de poliolefina (C) se puede llevar a cabo por cualquier metodo, pero en el ambito industrial se lleva a cabo el desprendimiento, por ejemplo, con un rodillo de desprendimiento y la pelfcula de resina de poliamida (A) obtenida se enrolla.
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Ademas del metodo de moldeo de peKcula descrito anteriormente, la resina de poliamida (A) se puede procesar en forma de pelfcula por extrusion, como una capa unica. En este caso, la pelfcula se moldea preferentemente usando un metodo que tambien ejecuta un proceso de texturado en la superficie de la pelfcula. Esto es eficaz, en particular, en los casos en que la ruptura es propensa a ocurrir cuando se lleva a cabo el adelgazamiento, con microtension o tension desigual aplicada durante el moldeo. Se cree que al texturizar la superficie, es decir, mediante la preparacion de una pelfcula que tiene una superficie con textura de pico y valle que tiene picos microscopicos y valles en la superficie, la resistencia a la friccion entre la superficie de la pelfcula durante el moldeo de la pelfcula y el dispositivo receptor, por ejemplo, un rodillo, se puede hacer pequena y la tension impartida a la pelfcula se puede controlar para valores pequenos y uniformes y se puede evitar como resultado la ruptura de la pelfcula. Por otra parte, cuando se lleva a cabo el embobinado en forma de rodillo, la friccion entre las superficies de la pelfcula se puede reducir y el embobinado se puede llevar a cabo sin arrugas o pliegues y la tension durante el embobinado se puede relajar y se puede evitar como resultado la ruptura de la pelfcula. Ademas, la productividad se mejora cuando se realiza un procesamiento posterior, por ejemplo, un corte longitudinal del rodillo de pelfcula con cierta anchura seleccionada, embobinar con otra pelfcula mediante laminacion en seco, ya que se evita la friccion con el equipo y se evita de este modo la rotura.
La texturizacion se puede disponer en un solo lado de la pelfcula o se puede disponer en ambos lados, prefiriendose con disposicion en ambos lados delanteros y traseros.
Esta texturizacion se refiere a los patrones de texturizacion como se definen en sentido amplio, en donde una superficie microscopica de pico y valle que presenta diferencias de altura esta presente, por ejemplo, la texturizacion de cuero, la texturizacion de saten, la texturizacion de grano de madera, la texturizacion de grano, la texturizacion de arrugas, la texturizacion de piedra.
Entre las anteriores se prefiere la texturizacion de saten.
La rugosidad superficial (Ra) de la pelfcula de resina de poliamida (A) texturizada preferiblemente es de 0,01 a 1 pm y mas preferiblemente es de 0,015 a 0,8 m, incluso mas preferiblemente de 0,1 a 0,6 m, y particularmente de 0,2 a 0,5 pm.
Con menos de 0,01 pm, la fuerza de friccion entre la pelfcula y el equipo de moldeo de pelfcula no se puede reducir de manera satisfactoria y puede tener lugar entonces la ruptura de la pelfcula durante la operacion de moldeo, debido a la tension aplicada a la pelfcula. Ademas, la fuerza de friccion de pelfcula a pelfcula tampoco se reduce adecuadamente, y esto puede dar como resultado la introduccion de arrugas o pliegues durante el embobinado de la pelfcula en forma de rodillo, lo que puede deteriorar el valor del producto. La apariencia de la pelfcula se puede degradar por encima de 1 pm.
En el caso de texturizacion de pico y valle de la superficie de la pelfcula de resina de poliamida (A), la distancia entre los picos adyacentes en la texturizacion es preferiblemente de 0,1 a 1 pm, mas preferiblemente de 0,2 a 0,9 pm, incluso mas preferiblemente de 0,5 a 0,8 pm, y particularmente de 0,6 a 0,7 pm. Cuando se cumplen estos intervalos, la rotura de la pelfcula durante las operaciones de moldeo se puede detener facilmente, porque la fuerza de friccion entre la pelfcula y el equipo de moldeo de la pelfcula se puede reducir de manera satisfactoria y se puede relajar entonces la tension aplicada a la pelfcula. Ademas, debido a que la fuerza de friccion de pelfcula a pelfcula se reduce satisfactoriamente, la introduccion de arrugas o pliegues durante el embobinado de la pelfcula en forma de rodillo se puede evitar facilmente. La ruptura de la pelfcula durante el procesamiento posterior de la pelfcula tambien se puede evitar facilmente.
La rugosidad superficial (Ra) de la superficie de la pelfcula y la distancia entre picos adyacentes en la texturizacion, se pueden medir utilizando un microscopio de sonda de barrido.
En terminos espedficos, utilizando un microscopio de sonda de barrido (SPI3800N SPA400) de SII NanoTechnology Inc., en el modo AFM, se obtiene una curva de perfil de la superficie de la pelfcula mediante la realizacion de una exploracion por medicion del microscopio de fuerza atomica, de la superficie de la pelfcula sobre un intervalo cuadrado de 40 pm. Aplicando el metodo descrito en el documento JIS R1683:2007 a la pelfcula, la rugosidad media aritmetica de la superficie se determina a partir de la curva de perfil obtenida y esta se toma como la rugosidad de la superficie Ra.
Con respecto a la distancia entre los picos adyacentes en la texturizacion, se obtiene una curva de perfil de la superficie de la pelfcula llevando a cabo la misma medicion que para Ra y la distancia entre picos adyacentes en la texturizacion se mide a partir de esta curva de perfil y se determina como el promedio para diez puntos seleccionados al azar. Los detalles de las condiciones de medicion se proporcionan a continuacion.
modo de medicion: modo AFM
barrido: 150 pm
area de medicion: 40 pm x 40 pm
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cantidad de deflexion: -0,1 frecuencia de exploracion: 1,00 Hz puntos de datos X: 512 puntos de datos Y: 512 mensula: SN-AF01 triangular de 100 pm
La pelfcula de resina de poliamida (A) obtenida tal y como se ha descrito anteriormente tiene un espesor de preferiblemente 5 a 100 pm, mas preferiblemente de 10 a 60 pm, incluso mas preferiblemente de 10 a 40 pm, y de forma particularmente preferible de 10 a 30 pm. Con mas de 100 pm, la pelfcula de resina de poliamida obtenida es demasiado gruesa, lo que se traduce despues en un comportamiento de impregnacion deficiente en el material fibroso (B) y/o una gran cantidad de deformacion, por lo que es diffcil obtener el material compuesto deseado. El lfmite inferior es preferiblemente de 5 pm basado en consideraciones de productividad.
4.3 La fibra de resina de poliamida (A)
Cuando se utiliza la resina de poliamida (A) como material fibroso, que puede ser, por ejemplo, una fibra, un monofilamento, un multifilamento, un hilo, una fibra trenzada, un hilo retorcido, una cuerda, una fibra estirada, una soga, una fibra en la que el denier vana en la direccion de la longitud, una fibra en la que la superficie de la fibra es rugosa, una tela tejida con lo anterior, un hilo o una tela no tejida.
Con respecto a la finura de la fibra de resina de poliamida (A), la finura total es preferiblemente de 10 a 100 tex. El uso de este intervalo tiende a proporcionar una excelente capacidad de conformado, por ejemplo, una excelente difusion de la fibra de resina de poliamida (A). La finura total es mas preferiblemente de 20 a 80 tex y aun mas preferiblemente de 30 a 60 tex. La finura del monofilamento es preferiblemente de 0,1 a 3 tex, mas preferiblemente de 0,3 a 2 tex, y aun mas preferiblemente de 0,5 a 1 tex. El uso del intervalo indicado tiende a proporcionar una resistencia excelente a la fibra de resina de poliamida (A) y proporcionar una excelente capacidad de procesamiento cuando la resina de poliamida (A) se impregna en el material fibroso (B).
La finura total se puede determinar midiendo el peso de cualquier longitud del multifilamento y convirtiendo al peso por 1.000 m. La finura del monofilamento se puede determinar dividiendo la finura total por el numero de filamentos en el multifilamento.
La resistencia a la traccion de la fibra es preferiblemente 1 a 10 gf/d, mas preferiblemente de 2 a 6 gf/d y aun mas preferiblemente de 3 a 5 gf/d.
Entre lo anterior, la fibra de resina de poliamida (A) es preferentemente un multifilamento y preferiblemente tiene una resistencia a la traccion de 2 a 5 gf/d.
La resistencia a la traccion se determina como la resistencia por unidad de finura mediante la realizacion de ensayos de traccion en el multifilamento a 23°C/50% de RH, usando un medidor de traccion y dividiendo la tension maxima por la finura.
5. Produccion de material compuesto de resina de poliamida (A)/material fibroso (B)
La resina de poliamida (A) en forma de pelfcula o en forma de fibra se apila con el material fibroso (B); la totalidad o al menos una porcion de la resina de poliamida (A) se funde y se impregna en la capa de material fibroso (B); y el producto resultante de la impregnacion se consolida (compacta) mediante la aplicacion de calor y presion para producir un material compuesto. El apilamiento del material fibroso (B) y la resina de poliamida (A) en forma de pelfcula o en forma de fibra se puede realizar por un metodo conocido; por ejemplo, mientras que la pelfcula o la fibra de la resina de poliamida (A) esta siendo transportada sobre rodillos, el material fibroso se puede alimentar conjuntamente y la laminacion se puede realizar con un rodillo de presion.
El procedimiento de impregnacion de la resina de poliamida (A) en el material fibroso (B) se lleva a cabo preferiblemente mediante la aplicacion continua de presion a traves de una pluralidad de rodillos en una atmosfera calentada. La aplicacion continua de presion hace que sea posible expulsar el aire incorporado dentro del material fibroso (B) desde el material compuesto o desde la pieza moldeada obtenida por moldeo del material compuesto y por lo tanto hace que sea posible reducir al mmimo los huecos en el material compuesto o en la pieza moldeada obtenida al moldear el material compuesto.
Si bien no hay limitaciones particulares del material del rodillo, un rodillo que tiene una superficie de rodillo recubierta con fluororesina se usa preferiblemente con el fin de evitar que la resina de poliamida (A) se pegue al rodillo durante la aplicacion de calor y presion.
Cuando en la etapa de aplicacion de presion mencionada anteriormente se emplea una etapa en la que se presiona la bobina enrollada de material fibroso (B), mientras que se impregna con la pelfcula o la fibra de resina de poliamida
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(A) , o una etapa en la que se presiona el monofilamento de material fibroso (B) enrollado a una bobina, mientras que se alimenta hacia fuera, con la pelfcula o la fibra de resina de poliamida (A), el diametro promedio de fibra del material fibroso (B) es preferiblemente de 1 a 100 pm, mas preferiblemente de 3 a 50 pm, incluso mas preferiblemente de 4 a 20 pm, y particularmente preferible de 5 a 10 pm. Cuando se utiliza este intervalo, el material compuesto o la pieza moldeada obtenida a partir del mismo, tiende a tener una excelente resistencia.
La pelfcula o la fibra de resina de poliamida (A) para la etapa de impregnacion tiene preferiblemente una cierta capacidad termica de cristalizacion, y se prefiere una capacidad termica de cristalizacion de al menos 5 J/g. Este ajuste de la capacidad termica de cristalizacion de la pelfcula o la fibra de resina de poliamida (A) da como resultado una disolucion facil y una fusion de la resina de poliamida (A), una energfa reducida para el calentamiento y aplicacion de presion durante la impregnacion, y un acortamiento del tiempo requerido para el proceso de impregnacion. La capacidad termica de cristalizacion es mas preferiblemente de 6 a 60 J/g y aun mas preferiblemente de 10 a 50 J/g. La capacidad termica de cristalizacion a la que se hace referencia en la presente invencion es la cantidad de capacidad termica para el pico exotermico durante la elevacion de la temperatura tal y como se observa durante la medicion DSC. Para su medicion, por ejemplo, la capacidad termica de cristalizacion se puede determinar a partir del pico exotermico observado por calentamiento desde la temperatura ambiente con una tasa de aumento de temperatura de 10°C/minuto, hasta al menos la temperatura del punto de fusion esperado usando un "DSC-60" de Shimadzu Corporation, un tamano de muestra de aproximadamente 5 mg y un flujo de nitrogeno de 30 ml/minuto para la atmosfera de gas.
La pelfcula o la fibra de resina de poliamida (A) contiene preferiblemente una cierta cantidad de humedad en la etapa de impregnacion, porque esta ejerce un efecto plastificante. Este contenido en humedad es preferiblemente de 0,01 a 0,15% en masa. Al tener el contenido en humedad en este intervalo, la fluidez se puede mejorar durante la impregnacion de la pelfcula o la fibra de resina de poliamida (A) y se facilita la penetracion dentro del material fibroso
(B) , mientras que estaran presentes pocas burbujas en el material compuesto o la pieza moldeada obtenida por moldeo del material compuesto y se puede evitar la formacion de espuma inducida por humedad. El contenido en humedad es mas preferiblemente de 0,04 a 0,12% en masa y aun mas preferiblemente de 0,05 a 0,1% en masa. El contenido en humedad se puede determinar mediante medicion utilizando el metodo de Karl Fischer durante 30 minutos en el punto de fusion de la resina de poliamida (A) - 5°C.
La aplicacion de calor y presion se puede llevar a cabo utilizando un apilamiento de al menos una pluralidad de capas en las que el material fibroso (B) se apila o se lamina con la pelfcula o la fibra de resina de poliamida (A). Al apilar se emplea al menos una pluralidad de capas, la aplicacion de calor y presion se lleva a cabo de manera deseable en un apilamiento de al menos dos capas y preferiblemente de al menos cinco capas de un laminado de la pelfcula de resina de poliamida (A)/material fibroso (B), en donde el apilamiento se ha realizado de manera que tenga ambos lados exteriores del apilamiento de capa de resina de poliamida.
La temperatura durante la aplicacion de calor y presion para la impregnacion de la resina de poliamida (A) en la capa de material fibroso (B) con la formacion de un solo artfculo del mismo, debe ser al menos una temperatura a la que la resina de poliamida (A) se vuelva termoplastica. Aunque esto puede variar en funcion del tipo y del peso molecular de la resina de poliamida (A), se prefiere generalmente el intervalo de temperatura desde al menos la temperatura de transicion vttrea de la resina de poliamida (A) + 10°C, hasta la temperatura de degradacion termica - 20°C. Para una resina de poliamida (A) que tiene un punto de fusion, se prefiere al menos el punto de fusion + 10°C y al menos el punto de fusion + 20°C es mas preferido. Al llevar a cabo la aplicacion de calor y presion en el intervalo de temperatura indicado, se puede llevar a cabo una mejor impregnacion de la resina de poliamida (A) en el material fibroso (B), en tanto que una tendencia al alza se observa para las propiedades del material compuesto y la pieza moldeada proporcionada por moldeo del material compuesto. Cuando la resina de poliamida (A) tiene dos o mas puntos de fusion, el punto de fusion al que se hace referencia en esta memoria es la temperatura de la parte superior del pico endotermico a la temperatura mayor o mas alta.
La presion de prensado durante la aplicacion de presion es preferiblemente de al menos 0,1 MPa y mas preferiblemente de al menos 0,5 MPa y en particular preferentemente de al menos 1 MPa. La aplicacion de calor y presion se lleva a cabo preferiblemente a presion reducida y de forma especialmente preferente se lleva a cabo a vacfo. Las operaciones bajo esta condicion son las preferidas ya que esto inhibe la presencia residual de burbujas en el material compuesto resultante.
La capacidad termica de cristalizacion de la resina de poliamida (A) presente en el material compuesto es preferiblemente de al menos 5 J/g, en los casos en que el material compuesto de la presente invencion se caliente mas y se funde y se procesa en una pieza moldeada. La capacidad termica de cristalizacion es mas preferiblemente de 6 a 60 J/g y es aun mas preferentemente de 10 a 50 J/g. Cuando se satisface este intervalo, se obtiene una excelente capacidad de moldeo cuando el material compuesto se procesa en una pieza moldeada. Ademas, el material compuesto muestra una flexibilidad adecuada que proporciona excelentes caractensticas de embobinado cuando el material compuesto se va a almacenar embobinado en forma de rodillo.
El material compuesto de la presente invencion producido como se ha descrito anteriormente puede ser un solido, un semisolido o un solido viscoso, pero no hay limitaciones particulares sobre su estado. En general, sera un solido o semisolido. El material compuesto preferentemente se puede almacenar embobinado en un rodillo. Ademas,
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debido a la resina de poliamida (A), es termoplastico, se pueden preparar piezas moldeadas a traves de una variedad de metodos de moldeo, sometiendo el material compuesto a un tratamiento termico adicional.
La relacion de area de resina de poliamida (A)/material fibroso (B) en la seccion transversal del material compuesto de la presente invencion es preferiblemente de 20/80 a 80/20. La resistencia del material compuesto y de las piezas moldeadas obtenidas a partir del mismo tiende a ser aun mejor cuando se cumple este intervalo. La relacion de area en la seccion transversal es mas preferiblemente de 30/70 a 70/30 y aun mas preferiblemente de 40/60 a 60/40. Para el caso en el que el material fibroso (B) esta orientado en una sola direccion, la seccion transversal a la que se hace referencia en esta memoria indica la seccion transversal perpendicular a la direccion longitudinal del material fibroso (B). Para el caso en el que el material fibroso (B) esta orientado en una pluralidad de direcciones, cualquier direccion individual se selecciona entre la pluralidad de direcciones de orientacion y la seccion transversal es entonces la superficie perpendicular a la direccion longitudinal del material fibroso (B) que tiene esa orientacion. Cuando el material fibroso (B) no esta orientado, cualquier direccion individual en el material compuesto se utiliza para la seccion transversal. La relacion de area de resina de poliamida (A)/material fibroso (B) se puede determinar mediante la observacion de la seccion transversal con un microscopio electronico de barrido (SEM).
Puesto que la resina de poliamida fundida se puede someter a flujo de salida durante la aplicacion de calor y presion, la relacion de area en la seccion transversal del material compuesto puede no ser necesariamente la relacion de area que se puede calcular a partir de la masa de la resina de poliamida (A) utilizada, la masa de material fibroso (B) usado, y sus densidades. Se obtiene una excelente resistencia para el moldeo al llevar la relacion de area al intervalo indicado anteriormente.
El material compuesto de la presente invencion se puede preparar en forma de un material compuesto compacto o consolidado que tiene pocos huecos, y la relacion de area de hueco en la seccion transversal es preferiblemente no superior a 5%, mas preferiblemente no superior a 3% y aun mas preferiblemente no superior a 2%. La seccion transversal a la que se hace referencia en esta memoria tiene la misma definicion que la seccion transversal para la relacion de area descrita previamente de la resina de poliamida (A)/material fibroso (B) en la seccion transversal. La relacion de area de hueco en la seccion transversal se puede determinar por observacion SEM.
6. Produccion de piezas moldeadas a partir de material compuesto
El material compuesto proporcionado por los metodos descritos anteriormente tiene preferiblemente una estructura en la que ambas de sus superficies estan formadas por una capa de resina de poliamida (A).
El material compuesto de la presente invencion, ya que comprende un material de resina termoplastica, se puede usar como un material de moldeo, ya sea directamente o cortado en una forma y tamano deseados. Se puede obtener una variedad de piezas moldeadas calentando preferiblemente el material compuesto de la presente invencion y despues introduciendolo preferiblemente en un molde calentado, moldeando y desmoldeando. Esta operacion de conformado no se limita a metodos que utilizan un molde y, por ejemplo, tambien se puede realizar usando rodillos. El material compuesto tambien se puede moldear preferiblemente mediante calentamiento y, a continuacion, preferiblemente mediante la aplicacion de presion usando rodillos calentados.
La temperatura de calentamiento en los casos en los que se aplica calor al material compuesto durante el moldeo es preferiblemente desde el punto de fusion de la resina de poliamida (A) a su punto de fusion + 30°C. La presion durante el moldeo es preferiblemente de al menos 0,1 MPa, mas preferiblemente de al menos 0,5 MPa, e incluso mas preferiblemente de al menos 1 MPa. La temperatura del molde (preferiblemente una boquilla) durante el moldeo es preferiblemente de 70 a 150°C, mas preferiblemente de 80 a 130°C y aun mas preferiblemente de 90 a 120°C.
No hay limitaciones particulares en el metodo para convertir el material compuesto de la presente invencion a una pieza moldeada, y se pueden utilizar las tecnologfas conocidas hasta ahora; por ejemplo, se puede emplear moldeo por compresion, moldeo por vado, moldeo por compresion a vado, conformado a presion.
Una pieza moldeada obtenida por moldeo del material compuesto tambien se puede someter a un tratamiento termico adicional. Someter la pieza moldeada a un tratamiento termico sirve para proporcionar una pequena deformacion y para hacer posible mejoras adicionales en la estabilidad dimensional. La temperatura del tratamiento termico es preferiblemente de 80 a 180°C, mas preferiblemente de 100 a 170°C e incluso mas preferiblemente 120 a 160°C. Cuando se cumple el intervalo indicado, la cristalizacion de la resina de poliamida (A) tiene lugar rapidamente, hay poca deformacion en la pieza moldeada obtenida, y la estabilidad dimensional se puede mejorar mas.
La capacidad termica de la cristalizacion de la resina de poliamida (A) en la pieza moldeada es preferiblemente menor de 5 J/g. La resistencia de la pieza moldeada tiende a mejorar adicionalmente mediante cristalizacion en este intervalo. La capacidad termica de cristalizacion es mas preferiblemente menor de 4 J/g y aun mas preferiblemente menor de 3 J/g.
La relacion de area de la resina de poliamida (A)/material fibroso (B) en la seccion transversal para una pieza moldeada obtenida por moldeo del material compuesto es preferiblemente de 20/80 a 80/20. Cumplir este intervalo tiende a proporcionar mejoras adicionales en la resistencia de la pieza moldeada. La relacion de area en la seccion
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transversal es mas preferiblemente de 30/70 a 70/30 y aun mas preferiblemente de 40/60 a 60/40. La relacion de area de la seccion transversal de la resina de poliamida (A)/material fibroso (B) se puede determinar para la pieza moldeada por el mismo metodo que para la medicion de la relacion de area en el material compuesto.
La pieza moldeada obtenida por moldeo del material compuesto se ejecuta preferiblemente como una pieza moldeada compactada o consolidada con pocos huecos. La relacion de area de hueco en la seccion transversal es preferiblemente no superior a 5%, mas preferiblemente no superior a 3% e incluso mas preferiblemente no superior a 2%. La relacion de area de hueco en la seccion transversal en la pieza moldeada se puede determinar por el mismo metodo que se utiliza para medir la relacion de area de hueco en el material compuesto.
La longitud de la fibra de material fibroso (B) presente en una pieza moldeada obtenida por moldeo del material compuesto, expresada como la longitud promedio de fibra, es de al menos 1 cm, mas preferiblemente de al menos 1,5 cm, incluso mas preferiblemente de al menos 2 cm y de forma particularmente preferible de al menos 3 cm. El lfmite superior para la longitud promedio de fibra variara con la aplicacion particular, pero preferiblemente no es superior a 500 cm, mas preferiblemente no es superior a 300 cm y aun mas preferiblemente no es superior a 100 cm.
No existen limitaciones particulares para el metodo de medicion de la longitud promedio de fibra en una pieza moldeada, pero, por ejemplo, la longitud se puede medir en las fibras que quedan despues de que la resina de poliamida se ha disuelto mediante disolucion del material compuesto en hexafluoroisopropanol (HFIP). La medicion se puede llevar a cabo mediante observacion visual o, dependiendo de las circunstancias, mediante observacion, por ejemplo, con un microscopio optico o un microscopio electronico de barrido (SEM). La longitud de 100 fibras seleccionadas al azar se mide y luego se calcula la longitud promedio de fibra en numero (promedio en numero).
Cuando una pieza moldeada esta destinada a una aplicacion o servicio en donde la suavidad de la superficie o una presentacion de alta calidad es un requisito particular, una capa de resina de poliamida se coloca preferiblemente tambien en la superficie de la pieza moldeada obtenida. Los siguientes metodos, por ejemplo, se pueden utilizar para colocar esta capa de resina de poliamida: estratificar, calentar y unir por fusion una pelfcula de resina de poliamida en la superficie de la pieza moldeada; sumergir la pieza moldeada en una masa fundida de resina de poliamida; y aplicar un recubrimiento de polvo de resina de poliamida y despues fundir.
En aquellos casos en los que una capa de resina de poliamida se coloca adicionalmente en la superficie de la pieza moldeada, el espesor de la capa de poliamida es preferiblemente de 1 a 1.000 pm, mas preferiblemente de 3 a 500 pm y de forma particularmente preferible de 5 a 100 pm.
La resina utilizada para la capa de resina de poliamida es preferiblemente la resina de poliamida (A), pero no se limita necesariamente a la misma, y tambien se pueden utilizar otras resinas de poliamida, por ejemplo, poliamida 6, poliamida 66, poliamida 11, poliamida 12, poliamida 46, poliamida 6/10, poliamida 6/12, poliamida 6/66, y asf sucesivamente.
7. Otros componentes para la resina de poliamida (A)
7.1 Fibra corta (D)
La resina de poliamida (A) tambien contiene preferiblemente fibras cortas (D) del material fibroso (B). Esta fibra corta (D) del material fibroso (B) tiene una longitud de fibra promedio menor que la del material fibroso (B) y preferiblemente tiene tambien un diametro promedio de la fibra menor que el del material fibroso (B). Un ejemplo espedfico y tfpico es la llamada hebra cortada. En ejemplos preferentes de la misma, el diametro de fibra promedio es de 1 a 100 pm y en especial de 3 a 50 pm y la longitud de fibra promedio es de 0,02 a 30 mm y en particular de 0,1 a 20 mm. Esta fibra corta (D) se compone preferiblemente de forma preliminar de la resina de poliamida (A). La fibra corta (D) puede ser del mismo tipo que el material fibroso (B) o puede ser de un tipo diferente, pero se prefiere el uso del mismo tipo que el material fibroso (B).
Al tener la fibra corta (D) material fibroso presente, las fibras cortas se extienden despues o penetran en detalle o en regiones finas del material compuesto o de la pieza moldeada obtenida por moldeo del material compuesto, y esto tiende a aumentar la resistencia, en particular, incluso en aquellos casos en los que la pieza moldeada tiene, por ejemplo, una region en el extremo en forma de L o una region bisagra. Por otro lado, la resistencia puede ser insatisfactoria cuando una fibra corta de este tipo se utiliza exclusivamente para el material fibroso (B) desde el principio.
Los aditivos tambien se pueden anadir a la resina de poliamida (A) dentro de un intervalo que no perjudique los efectos de la presente invencion. Estos aditivos se pueden ejemplificar con estabilizantes tales como inhibidores de la oxidacion y estabilizantes termicos, agentes que mejoran la resistencia a la hidrolisis, estabilizadores para la intemperie, deslustradores, absorbentes de ultravioleta, agentes de nucleacion, plastificantes, dispersantes, retardantes de llama, inhibidores estaticos, inhibidores de la decoloracion, inhibidores de la gelificacion, colorantes, agentes de liberacion.
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7.2 Estabilizadores
Un estabilizador (inhibidor de la oxidacion, estabilizador termico) se incorpora preferiblemente en la resina de poliamida (A) de la presente invencion. Ejemplos preferidos de este estabilizador son estabilizadores organicos, tales como tipos de fosforo, tipos de fenol impedido, tipos de amina impedida, tipos de anilida oxalico, tipos de azufre organico y tipos de aminas aromaticas secundarias, asf como inhibidores de la oxidacion de tipo amina y estabilizadores inorganicos tales como compuestos de cobre y haluros. Se prefieren los compuestos de fosfito y los compuestos de fosfonito para los estabilizadores de tipo fosforo.
Los compuestos de fosfito se pueden ejemplificar con diestearil pentaeritritol difosfito, dinonilfenil pentaeritritol difosfito, bis(2,4-di-t-butilfenil) pentaeritritol difosfito, bis(2,6-di-t-butil-4-metilfenil) pentaeritritol difosfito, bis(2,6-di-t- butil-4-etilfenil) pentaeritritol difosfito, bis(2,6-di-t-butil-4-isopropilfenil) pentaeritritol difosfito, bis(2,4,6-tri-t-butilfenil) pentaeritritol difosfito, bis(2,6-di-t-butil-4-sec-butilfenil) pentaeritritol difosfito, bis(2,6-di-t-butil-4-t-octilfenil) pentaeritritol difosfito y bis(2,4-dicumilfenil) pentaeritritol difosfito, en donde bis(2,6-di-t-butil-4-metilfenil) pentaeritritol difosfito y bis(2,4-dicumilfenil) pentaeritritol difosfito son particularmente preferidos.
Los compuestos de fosfonito se pueden ejemplificar con tetraquis(2,4-di-t-butilfenil)-4,4'-bifenilendifosfonito, tetraquis(2,5-di-t-butilfenil)-4,4'-bifenilendifosfonito, tetraquis(2,3,4-trimetilfenil)-4,4'-bifenilendifosfonito, tetraquis(2,3- dimetil-5-etilfenil)-4,4'-bifenilendifosfonito, tetraquis(2,6-di-t-butil-5-etilfenil)-4,4'-bifenilendifosfonito, tetraquis(2,3,4- tributilfenilo)-4,4'-bifenilendifosfonito y tetraquis(2,4,6-tri-t-butilfenil)-4,4'-bifenilendifosfonito, en donde tetraquis(2,4- di-t-butilfenil)-4,4'-bifenilendifosfonito es particularmente preferido.
Los estabilizadores de tipo fenol impedido se pueden ejemplificar con 3-(3,5-di-t-butil-4-hidroxifenil)propionato de n- octadecilo, bis[3-(3,5-di-t-butil-4-hidroxifenil)propionato] de 1,6-hexanodiol, tetraquis[3-(3,5-di-t-butil-4- hidroxifenil)propionato] de pentaeritritol, 3,9-bis[1,1-dimetil-2-{p-(3-t-butil-4-hidroxi-5-metilfenil)propioniloxi}etil]- 2,4,8,10-tetraoxaspiro[5,5]undecano, bis[3-(3-t-butil-5-metil-4-hidroxifenil)propionato] de trietilen glicol, ester dietflico de 3,5-di-t-butil-4-hidroxibencilfosfonato, 1,3,5-trimetil-2,4,6-tris(3,5-di-t-butil-4-hidroxibencil)benceno, bis[3-(3,5-di-t- butil-4-hidroxifenil)propionato] de 2,2-tiodietileno, tris(3,5-di-t-butil-4-hidroxibencil)isocianurato y N,N'- hexametilenbis(3,5-di-t-butil-4-hidroxihidrocinnamida). 3-(3,5-di-t-butil-4-hidroxifenil)propionato de n-octadecilo, bis[3- (3,5-t-butil-4-hidroxifenil)propionato] de 1,6-hexanediol, tetraquis[3-(3,5-di-t-butil-4-hidroxifenil)propionato] de eritritol, 3,9-bis[1,1-dimetil-2-{p-(3-t-butil-4-hidroxi-5-metilfenil)propioniloxi}etil]-2,4,8,10-tetraoxaspiro[5,5]undecano y N,N'- hexametilenbis(3,5-di-t-butil-4-hidroxihidrocinnamida) se prefieren entre los anteriores.
Los estabilizadores de tipo amina impedida se pueden ejemplificar con los compuestos de amina impedida bien conocidos que tienen la estructura principal 2,2,6,6-tetrametilpiperidina. Los compuestos de tipo amina impedida se pueden ejemplificar espedficamente con 4-acetoxi-2,2,6,6-tetrametilpiperidina, 4-estearoiloxi-2,2,6,6- tetrametilpiperidina, 4-acriloiloxi-2,2,6,6-tetrametilpiperidina, 4-fenilacetoxi-2,2,6,6-tetrametilpiperidina, 4-benzoiloxi-
2.2.6.6- tetrametilpiperidina, 4-metoxi-2,2,6,6-tetrametilpiperidina, 4-esteariloxi-2,2,6,6-tetrametilpiperidina, 4-
ciclohexiloxi-2,2,6,6-tetrametilpiperidina, 4-benciloxi-2,2,6,6-tetrametilpiperidina, 4-fenoxi-2,2,6,6-tetrametilpiperidina, 4-etilcarbamoiloxi-2,2,6,6-tetrametilpiperidina, 4-ciclohexilcarbamoiloxi-2,2,6,6-tetrametilpiperidina, 4-
fenilcarbamoiloxi-2,2,6,6-tetrametilpiperidina, bis(2,2,6,6-tetrametil-4-piperidil) carbonato, oxalato de bis(2,2,6,6- tetrametil-4-piperidilo), malonato de bis(2,2,6,6-tetrametil-4-piperidilo), sebacato de bis(2,2,6,6-tetrametil-4-piperidilo), adipato de bis(2,2,6,6-tetrametil-4-piperidilo), tereftalato de bis(2,2,6,6-tetrametil-4-piperidilo), 1,2-bis(2,2,6,6- tetrametil-4-piperidiloxi)etano, a,a'-bis(2,2,6,6-tetrametil-4-piperidiloxi)-p-xileno, bis(2,2,6,6-tetrametil-4-
piperidiltolilen)-2,4-dicarbamato, bis(2,2,6,6-tetrametil-4-piperidil)hexametilen-1,6-dicarbamato, tris(2,2,6,6-tetrametil- 4-piperidil)benceno-1,3,5-tricarboxilato, tris(2,2,6,6-tetrametil-4-piperidil)benceno-1,3,4-tricarboxilato, 1-[2-{3-(3,5-di-t- butil-4-hidroxifenil)propioniloxi}butil]-4-[3-(3,5-di-t-butil-4-hidroxifenil)propioniloxi]-2,2,6,6-tetrametilpiperidina, el
condensado de acido 1,2,3,4-butanotetracarbox^lico con 1,2,2,6,6-pentametil-4-piperidinol y p, p, p', p'-tetrametil-3,9- [2,4,8,10-tetraoxaspiro(5,5)undecano]dietanol, policondensado de dimetil succinato-1-(2-hidroxiletil)-4-hidroxi-
2.2.6.6- tetrametilpiperidina y 1,3-bencenodicarboxamida-N,N'-bis(2,2,6,6-tetrametil-4-piperidilo).
Los siguientes son ejemplos de estabilizadores de tipo amina impedida, disponibles en el mercado: los productos "ADK STAB LA-52, LA-57, LA-62, LA-67, LA-63P, LA-68LD, LA-77, LA-82 y LA-87" de ADEKA CORPORATION; los productos "TINUVIN 622, 944, 119, 770 y 144" de Ciba Specialty Chemicals Inc.; el producto "SUMISORB 577" de Sumitomo Chemical Company; los productos "CYASORB UV-3346, 3529 y 3853" de American Cyanamid Company; y el producto "Nylostab S-EED" de Clariant Japan.
Los inhibidores de la oxidacion de tipo amina son compuestos de tipo amina distintos de los estabilizadores de tipo amina impedida, descritos anteriormente, y, por ejemplo, se puede utilizar el producto de la reaccion de 2,4,4- trimetilpenteno con N-fenilbencenamina (IRGANOX 5057), que esta disponible comercialmente bajo el nombre comercial indicado de Ciba Specialty Chemicals Inc., y difenilamina octilada (NOCRAC AD-F), N,N'-difenil-p- fenilendiamina (NOCRAC DP), N-fenil-N'-isopropil-p-fenilendiamina (NOCRAC 810-NA), N-fenil-N'-(1,3-dimetilbutil)- p-fenilendiamina (NOCRAC 6C), N,N'-di-2-naftil-p-fenilendiamina (NOCRAC White), polfmero de 2,2,4-trimetil-1,2- dihidroquinolina (NoCRAC 224) y 6-etoxi-1,2-dihidro-2,2,4-trimetilquinolina (NOCRAC AW), que estan disponibles comercialmente bajo los nombres comerciales indicados en Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.
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Los ejemplos preferidos de estabilizadores de tipo anilida oxalica son 4,4'-dioctiloxioxanilida, 2,2'-dietoxioxanilida, 2,2'-dioctiloxi-5,5'-di-terc-butoxanilida, 2,2'-didodeciloxi-5,5'-di-terc-butoxanilida, 2-etoxi-2'-etiloxanilida, N,N'-bis(3- dimetilaminopropil)oxanilida, 2-etoxi-5-terc-butil-2'-etoxanilida y su mezcla con 2-etoxi-2'-etil-5,4'-di-terc-butoxanilida, mezclas de o- y p-metoxi-disustituida-oxanilida, y mezclas de o- y p-etoxi-disustituida-oxanilida.
Los estabilizadores de tipo azufre organico se pueden ejemplificar mediante compuestos de tioacidos organicos tales como tiodipropionato de didodecilo, tiodipropionato de ditetradecilo tiodipropionato de dioctadecilo, tetraquis(3- dodeciltiopropionato) de pentaeritritol y tiobis(N-fenil-p-naftilamina); compuestos de mercaptobenzoimidazol tales como 2-mercaptobenzotiazol, 2-mercaptobenzoimidazol, 2-mercaptometilbenzoimidazol y sales metalicas de 2- mercaptometilbenzoimidazol y 2-mercaptobenzoimidazol; compuestos de acido ditiocarbamico tales como sales metalicas de acido dietilditiocarbamico y sales metalicas de acido dibutilditiocarbamico; compuestos de tiourea tales como 1,3-bis(dimetilaminopropil)-2-tiourea y tributiltiourea; asf como monosulfuro de tetrametiltiuram, disulfuro de tetrametiltiuram, dibutilditiocarbamato de mquel, isopropil xantato de mquel y tritiofosfito de trilaurilo.
Los preferidos entre los anteriores son compuestos de mercaptobenzoimidazol, compuestos de acido ditiocarbamico, compuestos de tiourea y compuestos de tioacido organico, mientras que los compuestos de mercaptobenzoimidazol y los compuestos de tioacido organico son mas preferidos. Los compuestos de tioeter que tienen una estructura de tioeter, en particular, se pueden utilizar de forma adecuada para llevar a cabo una reduccion mediante la aceptacion de oxfgeno desde una sustancia oxidada. Espedficamente, 2- mercaptobenzoimidazol, 2-mercaptometilbenzoimidazol, tiodipropionato de ditetradecilo, tiodipropionato de dioctadecilo y tetraquis(3-dodeciltiopropionato) de pentaeritritol son mas preferidos; tiodipropionato de ditetradecilo, tetraquis(3-dodeciltiopropionato) de pentaeritritol y 2-mercaptobenzoimidazol son aun mas preferidos; y se prefiere particularmente tetraquis(3-dodeciltiopropionato) de pentaeritritol.
El peso molecular del compuesto organico de azufre sera generalmente de al menos 200 y es preferiblemente de al menos 500, mientras que su lfmite superior es generalmente 3.000.
El estabilizador de amina secundaria aromatica es preferiblemente un compuesto que tiene un una estructura principal de difenilamina, un compuesto que tiene una estructura principal de fenilnaftilamina o un compuesto que tiene una estructura principal de dinaftilamina, en donde los compuestos que tienen una estructura principal de difenilamina y los compuestos que tienen una estructura principal de fenilnaftilamina son mas preferidos. Los compuestos que tienen una estructura principal de difenilamina se pueden ejemplificar espedficamente con p,p'- dialquildifenilamina (en donde el grupo alquilo contiene de 8 a 14 atomos de carbono), difenilamina octilada, 4,4'- bis(a,a-dimetilbencil)difenilamina, p-(p-toluensulfonilamida)difenilamina, N,N'-difenil-p-fenilendiamina, N-fenil-N'- isopropil-p-fenilendiamina, N-fenil-N'-(1,3-dimetilbutil)-p-fenilendiamina y N-fenil-N'-(3-metacriloiloxi-2-hidroxipropil)-p- fenilendiamina; los compuestos que tienen una estructura principal de fenilnaftilamina se pueden ejemplificar espedficamente con N-fenil-1-naftilamina y N,N'-di-2-naftil-p-fenilendiamina; y los compuestos que tienen una estructura principal de dinaftilamina se pueden ejemplificar espedficamente con 2,2'-dinaftilamina, 1,2'-dinaftilamina y 1,1'-dinaftilamina. Mas preferidos entre los anteriores son 4,4'-bis(a,a-dimetilbencil)difenilamina, N,N'-di-2-naftil-p- fenilendiamina y N,N'-difenil-p-fenilendiamina, mientras que N,N'-di-2-naftil-p-fenilendiamina y 4,4'-bis(a,a- dimetilbencil)difenilamina son particularmente preferidos.
Cuando se incorpora el estabilizador de tipo azufre organico descrito anteriormente, o el estabilizador de amina secundaria aromatica, entonces se prefiere su uso conjunto. Su uso conjunto tiende a proporcionar a la composicion de resina de poliamida una resistencia frente al envejecimiento termico que es superior a la del uso individual.
En terminos mas espedficos, las combinaciones adecuadas de estabilizador de tipo de azufre organico y estabilizador de amina secundaria aromatica se pueden ejemplificar mediante la combinacion de al menos una seleccion procedente de tiodipropionato de ditetradecilo, 2-mercaptometilbenzoimidazol y tetraquis(3- dodeciltiopropionato) de pentaeritritol para el estabilizador de tipo de azufre organico con al menos una seleccion de 4,4'-bis(a,a-dimetilbencil)difenilamina y N,N'-di-2-naftil-p-fenilendiamina para el estabilizador de amina secundaria aromatica. En una combinacion mas preferida, el estabilizador de tipo de azufre organico es tetraquis(3- dodeciltiopropionato) de pentaeritritol y el estabilizador de amina secundaria aromatica es N,N'-di-2-naftil-p- fenilendiamina.
Cuando un estabilizador de tipo azufre organico se usa en combinacion con un estabilizador de amina secundaria aromatica, su relacion de contenido (relacion de masa) en la composicion de resina de poliamida es preferentemente estabilizador de amina secundaria aromatica/estabilizador de tipo de azufre organico = 0,05 a 15, mas preferiblemente de 0,1 a 5, y aun mas preferiblemente de 0,2 a 2. Mediante el uso de una relacion de contenido de este tipo, la resistencia al envejecimiento termico se puede mejorar de manera eficiente, mientras que se conservan las propiedades de barrera.
El estabilizador inorganico es preferiblemente un compuesto de cobre o un haluro.
El compuesto de cobre es una sal de cobre de varios acidos inorganicos y acidos organicos y excluye los haluros descritos a continuacion. El cobre puede ser cobre (I) o cobre (II), y la sal de cobre se puede ejemplificar
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espedficamente con cloruro de cobre, bromuro de cobre, yoduro de cobre, fosfato de cobre y estearato de cobre y con minerales de origen natural, tales como hidrotalcita, estictita y pirolita.
El haluro utilizado como estabilizador inorganico es, por ejemplo, haluro de metal alcalino, un haluro de metal alcalinoterreo, haluro de amonio, haluro de un compuesto organico de amonio cuaternario o un haluro organico tal como haluro de alquilo o haluro de arilo. Ejemplos espedficos son yoduro de amonio, bromuro de esteariltrietilamonio y yoduro de benciltrietilamonio. Entre los preferidos se encuentran los haluros de metales alcalinos tales como cloruro de potasio, cloruro de sodio, bromuro de potasio, yoduro de potasio y yoduro de sodio.
El uso de un compuesto de cobre en combinacion con un haluro, y en particular el uso de un compuesto de cobre en combinacion con una sal de metal alcalino, se prefiere debido a que esto genera un efecto excelente con respecto a la resistencia a la decoloracion termica y la resistencia a la intemperie (resistencia a la luz). Por ejemplo, cuando un compuesto de cobre se utiliza solo, la pieza moldeada puede tomar un color marron rojizo debido al cobre, y este color puede ser indeseable dependiendo de la aplicacion particular. En este caso, el cambio de color a marron rojizo se puede detener con el uso conjunto del compuesto de cobre con un haluro.
Entre los estabilizadores descritos anteriormente, los inhibidores de la oxidacion de tipo amina, los estabilizadores inorganicos, los estabilizadores de tipo azufre organico y los estabilizadores de amina secundaria aromatica son particularmente preferidos en la presente invencion, desde el punto de vista de la estabilidad de procesamiento durante la aplicacion de calor y presion, la resistencia al envejecimiento termico, el aspecto de la pelfcula y la inhibicion de la decoloracion.
El contenido en estabilizador, expresado por 100 partes en masa de la resina de poliamida (A), es generalmente de 0,01 a 1 parte en masa y preferiblemente de 0,01 a 0,8 partes en masa. El uso de un contenido de al menos 0,01 partes en masa hace posible una manifestacion satisfactoria de los efectos de la mejora de la decoloracion termica y de la mejora de la resistencia a la intemperie/resistencia a la luz. El uso que no es superior a 1 parte en masa para la cantidad de incorporacion hace posible una inhibicion de las reducciones de propiedades mecanicas.
7.3 Agentes que mejoran la resistencia a la hidrolisis: compuestos de carbodiimida
Un compuesto de carbodiimida se incorpora preferiblemente en la resina de poliamida (A) como un agente que mejora la resistencia a la hidrolisis. Ejemplos preferidos de este compuesto de carbodiimida son los compuestos de policarbodiimida aromaticos, alifaticos y alidclicos producidos por diversos metodos. Entre estos, el uso de compuestos de policarbodiimida alidclicos y alifaticos se prefiere desde el punto de vista de la capacidad de mezcla/capacidad de amasado en estado fundido durante, por ejemplo, la extrusion, mientras que el uso de compuestos de policarbodiimida alidclicos es mas preferido.
Estos compuestos de carbodiimida se pueden preparar mediante la reaccion de descarboxilacion/condensacion de un poliisocianato organico. Esto se puede ejemplificar mediante un metodo en el que la smtesis se lleva a cabo mediante la realizacion de una reaccion de descarboxilacion/condensacion en cualquiera de los diversos poliisocianatos organicos a una temperatura de aproximadamente 70°C o superior, en presencia de un catalizador de carbodiimidacion, ya sea sin necesidad de utilizar un disolvente o en un disolvente inerte. El contenido en grupos isocianato es preferiblemente de 0,1 a 5% y mas preferiblemente de 1 a 3%. El uso de este intervalo proporciona una reaccion facil con la resina de poliamida (A) y tiende a proporcionar una excelente resistencia a la hidrolisis.
El poliisocianato organico usado como material de partida para la smtesis del compuesto de carbodiimida se puede ejemplificar con varios diisocianatos organicos, tales como diisocianatos aromaticos, diisocianatos alifaticos, diisocianatos alidclicos y sus mezclas.
Los diisocianatos organicos se pueden ejemplificar espedficamente con diisocianato de 1,5-naftaleno, diisocianato de 4,4-difenilmetano, diisocianato de 4,4-difenildimetilmetano, diisocianato de 1,3-fenileno, diisocianato de 1,4- fenileno, diisocianato de 2,4-tolileno, diisocianato de 2,6-tolileno, diisocianato de hexametileno, ciclohexano-1,4- diisocianato, diisocianato de xilileno, diisocianato de isoforona, diciclohexilmetano-4,4-diisocianato, diisocianato de metilciclohexano, diisocianato de tetrametilxilileno, isocianato de 2,6-diisopropilfenilo, 1,3,5-triisopropilbenceno-2,4- diisocianato y metilenbis(4,1-ciclohexilen)=diisocianato. Dos o mas de estos se pueden usar en combinacion. Diciclohexilmetano-4,4-diisocianato y metilenbis(4,1-ciclohexilen)=diisocianato se prefieren entre los anteriores.
Un agente de proteccion terminal, por ejemplo, un monoisocianato, preferiblemente tambien se utiliza con el fin de cubrir los terminales del compuesto de carbodiimida y controlar su grado de polimerizacion. Este monoisocianato se puede ejemplificar con isocianato de fenilo, isocianato de tolilo, isocianato de dimetilfenilo, isocianato de ciclohexilo, isocianato de butilo e isocianato de naftilo, y dos o mas monoisocianatos se pueden utilizar en combinacion.
El agente de proteccion terminal no se limita al monoisocianato mencionado anteriormente y puede ser cualquier compuesto de hidrogeno activo capaz de reaccionar con isocianato. Entre los compuestos alifaticos, aromaticos y alidclicos, este compuesto de hidrogeno activo se puede ejemplificar con los compuestos que contienen el grupo - OH, por ejemplo, metanol, etanol, fenol, ciclohexanol, N-metiletanolamina, eter monometilico de polietilenglicol y eter monometflico de polipropilenglicol; aminas secundarias tales como dietilamina y diciclohexilamina; aminas primarias tales como butilamina y ciclohexilamina; acidos carboxflicos tales como acido sucdnico, acido benzoico y acido
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ciclohexanocarbox^lico; tioles tales como mercaptano de etilo, mercaptano de alilo y tiofenol; y compuestos con funcionalidad epoxi. Dos o mas de los mismos se pueden usar en combinacion.
El catalizador de carbodiimidacion se puede ejemplificar con oxidos de fosfoleno, por ejemplo, 1-fenil-2-fosfolen-1- oxido, 3-metil-1-fenil-2-fosfolen-1-oxido, 1-etil-2-fosfolen-1-oxido, 3-metil-2-fosfolen-1-oxido, y sus isomeros 3- fosfoleno, y con catalizadores metalicos, tales como titanato de tetrabutilo. Entre los anteriores, 3-metil-1-fenil-2- fosfolen-1-oxido es particularmente adecuado desde el punto de vista de la reactividad. Dos o mas catalizadores de carbodiimidacion se pueden utilizar en combinacion.
El contenido del compuesto de carbodiimida, expresado por 100 partes en masa de la resina de poliamida (A), es preferiblemente de 0,1 a 2 partes en masa, mas preferiblemente de 0,2 a 1,5 partes en masa y aun mas preferiblemente de 0,3 a 1,5 partes en masa. Con menos de 0,1 parte en masa, la composicion de resina no tiene una resistencia a la hidrolisis satisfactoria y entonces es propensa a que se produzca una eyeccion no uniforme durante la mezcla de masa fundida/amasado, por ejemplo, la extrusion y la mezcla de masa fundida/amasado es propensa a ser insatisfactoria. Cuando, por el contrario, se excede en 2 partes en masa, la composicion de resina se somete a un aumento sustancial de la viscosidad durante la mezcla de masa fundida/amasado y la capacidad de mezcla de masa fundida/amasado y la capacidad de procesamiento de moldeo son entonces propensas a deteriorarse.
Ejemplos
La presente invencion se describe mas particularmente con los ejemplos y ejemplos comparativos proporcionados a continuacion, pero la presente invencion no se limita a estos ejemplos.
[Metodos para medir las propiedades de la resina de poliamida (A)]
El punto de fusion, la temperatura de transicion vftrea, la viscosidad del fundido, el peso molecular promedio en numero (Mn), la distribucion del peso molecular (Mw/Mn), el contenido en componente con un peso molecular que no es superior a 1.000, el contenido en compuesto dclico, la concentracion de grupo amino terminal ([NH2]), la concentracion de grupo carboxilo terminal ([COOH]), la relacion entre la concentracion de grupo amino terminal y la concentracion de grupo carboxilo terminal ([NH2]/[COOH]), la relacion molar de reaccion (r), la tasa de absorcion de humedad y la tasa de retencion de modulo de flexion en la absorcion de humedad se midieron tal y como se describe a continuacion en las resinas de poliamida utilizadas en los ejemplos y los ejemplos comparativos. Los resultados se muestran en las tablas que figuran a continuacion.
(El punto de fusion y la temperatura de transicion vftrea de la resina de poliamida (A))
Empleando calorimetna de barrido diferencial (DSC), la resina de poliamida se fundio utilizando un DSC-60 de Shimadzu Corporation mediante calentamiento desde 30°C a una tasa de 10°C/minuto hasta al menos la temperatura del punto de fusion esperado. El punto de fusion se determino a partir de la temperatura en la parte superior del pico endotermico durante este proceso. Despues de la fusion, la muestra se enfrio con hielo seco y despues se determino la temperatura de transicion vftrea por calentamiento a una tasa de 10°C/minuto hasta al menos la temperatura del punto de fusion.
(La viscosidad del fundido)
La medicion se llevo a cabo utilizando las siguientes condiciones y un Capillograph D-1 de Toyo Seiki Seisaku-sho, Ltd.: boquilla= 1 mm de Ox 10 mm de longitud, tasa de cizallamiento aparente = 122 s-1, temperatura de medicion = punto de fusion + 30°C, y contenido en humedad de la resina de poliamida no superior a 0,06% en masa. Cuando la resina de poliamida (A) tema dos o mas puntos de fusion, la medicion se llevo a cabo utilizando la temperatura en la parte superior del pico endotermico a la temperatura mayor o mas alta para el punto de fusion.
(El peso molecular promedio en numero (Mn))
Este se calculo usando la siguiente formula a partir de la concentracion del grupo amino terminal [NH2] (pequivalente/g) y la concentracion del grupo carboxilo terminal [COOH] (pequivalente/g) de la resina de poliamida, tal y como se determino mediante valoracion a neutralidad como se describe a continuacion.
peso molecular promedio en numero = 2.000.000/([COOH] + [NH2])
(La distribucion del peso molecular (Mw/Mn))
La medicion se llevo a cabo utilizando un "HLC-8320GPC" de TOSOH Corporation, dos columnas "TSKgel SuperHM-H" para la columna, hexafluoroisopropanol (HFIP) que tema una concentracion de trifluoroacetato de sodio de 10 mmol/L para el eluyente, una concentracion de resina de 0,02% en masa, una temperatura de columna de 40°C, un caudal de 0,3 ml/minuto y un detector de mdice de refraccion (IR). El valor se determino como el valor estandar de polimetilmetacrilato (PMMA). La curva de calibracion se midio en 6 niveles de PMMA disuelto en HFIP.
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(Contenido en componente con un peso molecular que no es superior a 1.000)
El contenido en componente con un peso molecular que no es superior a 1.000 se determino por calculo a partir de la curva de medicion usando el programa informatico analttico proporcionado con HLC-8320GPC (Tosoh Corporation) que se utilizaba en la medicion GPC descrita anteriormente.
(El contenido en compuesto dclico)
Los granulos de la resina de poliamida (A) obtenidos por un metodo tal y como se describe a continuacion se molieron usando un molino de ultracentrifugacion; el resultado se cargo en un tamiz de 0,25 mm de O; y 10 g de una muestra de polvo menor o igual a 0,25 mm de O se midieron en un cartucho de extraccion. Esto fue seguido por una extraccion Soxhlet durante 9 horas con 120 ml de metanol. El extracto resultante se concentro hasta 10 ml con un evaporador teniendo cuidado de evitar la evaporacion a sequedad. El oligomero que precipito en este punto se recogio haciendo pasar el lfquido a traves de un filtro de PTFE adecuado. El extracto obtenido se diluyo 50x con metanol para obtener una solucion que se presento a la medicion. El contenido en compuesto dclico se determino mediante la realizacion de un analisis cuantitativo usando cromatograffa de lfquidos de alto rendimiento HPLC de Hitachi Technologies Corporation.
Los detalles para el instrumento de HPLC son los siguientes.
LC: sistema de HITACHI LC Detector: HITACHI L-7400 (UV: 220 nm)
Columna: GL Sciences Inertsil ODS-3 (O de 4,6 x 150 mm, df = 5 pm)
Temp. del horno: 40°C Volumen de inyeccion: 20 pL
Vetnculo: Disolvente A: H3PO420 mM Disolvente B: CH3CN
Gradiente: 0 minutos 90% de A 10% de B 23 minutos 90% de A 10%
de B 25 minutos 0% de A 100% de B 40 minutos 0% de A 100% de
B
Caudal: 1,0 mL/minuto (La tasa de absorcion de humedad)
La resina de poliamida (A) proporcionada por un metodo tal y como se describe a continuacion, se seco al vado durante 5 horas a 150°C, y una muestra de ensayo (muestra de ensayo ISO, espesor = 4 mm) se preparo despues usando un moldeador por inyeccion 100T de FANUC Ltd. La muestra de ensayo obtenida se sumergio durante 1 semana en agua destilada a 23°C y luego se retiro y la humedad se elimino de la superficie y la tasa de absorcion de humedad se midio por el metodo de Karl Fischer. Un analizador de trazas de humedad AQ-2000 de Hiranuma Sangyo Corporation se empleo para la medicion. La temperatura de la medicion era el punto de fusion de la resina de poliamida - 5°C, y el tiempo de medicion fue de 30 minutos. Cuando la resina de poliamida (A) tema dos o mas puntos de fusion, la medicion se llevo a cabo utilizando la temperatura de la parte superior del pico endotermico a la temperatura mayor o mas alta para el punto de fusion.
(La concentracion del grupo amino terminal ([NH2]))
Esta se midio por agitacion y disolucion, de 20°C a 30°C, de 0,5 g de la resina de poliamida (A) obtenida por un metodo como el que se describe a continuacion en 30 ml de un disolvente mixto de fenol/metanol (4:1) y valorando con acido clortndrico 0,01 N.
(La concentracion del grupo carboxilo terminal ([COOH]))
La medicion se llevo a cabo del modo siguiente: 0,1 g de la resina de poliamida (A) obtenida por un metodo tal como el que se describe a continuacion, se disolvio en 30 ml de alcohol bendlico a 200°C; se anadieron 0,1 ml de una solucion de rojo de fenol en el intervalo de 160°C a 165°C; y la solucion resultante se valoro con un reactivo de valoracion preparado por disolucion de 0,132 g de KOH en 200 ml de alcohol bendlico (0,01 mol/L como concentracion de KOH).
(La relacion entre la concentracion de grupos amino terminales y la concentracion de grupos carboxilo terminales ([NH2]/[COOH]))
Esta se calculo a partir de la concentracion de grupos aminos terminales y la concentracion de grupos carboxilos terminales determinadas por los metodos descritos anteriormente.
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(La relacion molar de reaccion (r))
Esta se determino usando la siguiente formula como se ha descrito anteriormente.
r = (1-cN-b (C-N) ) / (1-cC + a (C-N) )
en la formula: a: M1/2 b: M2/2
c: 18,015 (el peso molecular del agua (g/mol))
M1: el peso molecular de la diamina (g/mol)
M2: el peso molecular del acido dicarboxflico (g/mol)
N: la concentracion de grupo amino terminal (equivalente/g) c: la concentracion de grupo carboxilo terminal (equivalente/g)
(La tasa de retencion de modulo de flexion en la absorcion de humedad)
La tasa de retencion de modulo de flexion en la absorcion de humedad se define como la relacion (%) del modulo de flexion cuando la resina de poliamida ha absorbido 0,5% en masa de humedad en el modulo cuando se ha producido una absorcion de humedad de 0,1% en masa, y se midio como se describe a continuacion.
Empleando un moldeador por inyeccion 100T de FANUC Ltd., una muestra de ensayo (muestra de ensayo ISO, espesor = 4 mm) se preparo a partir de la resina de poliamida proporcionada por un metodo como se describe a continuacion. La resina de poliamida se seco a vado durante 5 horas a 150°C antes de moldear.
La muestra de ensayo obtenida se sometio a un tratamiento termico durante 1 hora a 150°C y se mantuvo a 50% de HR y 23°C. Cuando el contenido en humedad alcanzo el 0,1% en masa, el modulo de flexion se determino segun JIS K7171. La medicion se realizo usando Strograph de Toyo Seiki Seisaku-sho, Ltd., para el instrumento, 23°C para la temperatura de medicion y 50% de HR para la humedad de medicion.
Ademas, se ejecuto un tratamiento de absorcion de humedad en una muestra de ensayo obtenida mediante moldeo por inyeccion a traves del mismo metodo que se ha descrito anteriormente; a 0,5% en masa, el modulo de flexion se determino mediante el mismo metodo que antes; y la tasa de retencion de modulo de flexion se determino a partir de la relacion de estos valores.
[La resina de poliamida]
La resina de poliamida obtenida en los siguientes Ejemplos de Produccion 1 a 7 y una resina de meta-xilileno adipamida disponible comercialmente (MXD6), descritas a continuacion, se utilizaron como la resina de poliamida (A).
Una poliamida 6 disponible comercialmente, descrita a continuacion, tambien se utilizo para la comparacion.
La resina de meta-xililenadipamida
Nombre del producto "MX Nylon Grade S6007" de Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd. Esta se denomina a continuacion "MXD6".
Ejemplo de Produccion 1
(Smtesis de poliamida (MXD10))
El acido sebacico (nombre del producto: Sebacic Acid TA, de Itoh Oil Chemicals Co., Ltd.) se fundio en un reactor mediante calentamiento a 170°C y luego la temperatura se elevo a 210°C mientras se agitaba el contenido bajo presurizacion (0,4 MPa) y goteando poco a poco meta-xililendiamina (de Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) con el fin de proporcionar una relacion molar con el acido sebacico de aproximadamente 1:1. Despues de terminar el goteo, la reduccion de la presion se llevo a cabo a 0,078 MPa y la reaccion continuo durante 30 minutos para ajustar la cantidad de componente con un peso molecular que no era superior a 1.000. Despues de la finalizacion de la reaccion, los contenidos se retiraron en forma de hebra y se granularon en un granulador para obtener una poliamida (MXD10). Esta se denomina a continuacion "MXD10".
Ejemplo de Produccion 2 (Smtesis de poliamida (MPXD10))
El acido sebacico se calento y se fundio en un reactor bajo atmosfera de nitrogeno y despues la temperatura se elevo a 235°C mientras que se agitaba el contenido bajo presurizacion (0,35 MPa) y se goteo gradualmente en una 5 relacion 3:7 (relacion molar) de diamina mezclada de para-xililendiamina (de Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) y meta-xililendiamina (de Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) con el fin de proporcionar una relacion molar entre la diamina y el acido sebacico de aproximadamente 1:1. Despues de completar el goteo, la reaccion continuo durante 60 minutos para ajustar la cantidad de componente con un peso molecular que no era superior a 1.000. Despues de la finalizacion de la reaccion, los contenidos se retiraron en forma de hebra y se granularon en un granulador para 10 obtener una poliamida (MPXD10). Esta se denomina a continuacion "MPXD10".
Ejemplo de Produccion 3
(Smtesis de poliamida (PXD10))
A continuacion, en un reactor de 50 L equipado con un agitador, un condensador parcial, un condensador, un termometro, un aparato de adicion gota a gota, un tubo de entrada de nitrogeno y una boquilla de hebra: se pesaron 15 y se cargaron 8950 g (44,25 mol) de acido sebacico pesado con precision (Sebacic Acid TA, de Itoh Oil Chemicals Co., Ltd.), 12,54 g (0,074 mol) de hipofosfito de calcio y 6,45 g (0,079 mol) de acetato de sodio. El interior del reactor se sustituyo completamente con nitrogeno, despues de lo cual se elevo la presion a 0,4 MPa con nitrogeno y, con agitacion, la temperatura se elevo desde 20°C a 190°C y el acido sebacico se fundio de manera uniforme en 55 minutos. Despues, mientras que se agitaba, se gotearon 5960 g (43,76 mol) de para-xililendiamina (de Mitsubishi 20 Gas Chemical Co., Ltd.); esto duro 110 minutos. Durante este tiempo, la temperatura en el reactor se elevo continuamente hasta 293°C. La presion en la etapa de goteo se controlo a 0,42 MPa, y el agua producida se retiro del sistema haciendo pasar a traves del condensador parcial y el condensador. La temperatura del condensador parcial se controlo en el intervalo de 145 a 147°C. Despues de la terminacion del goteo de para-xililendiamina, la reaccion de policondensacion continuo durante 20 minutos a una presion de 0,42 MPa en el reactor. La temperatura 25 en el reactor durante este intervalo se elevo a 296°C. Despues de esto, la presion en el reactor se redujo de 0,42 MPa a 0,12 MPa en 30 minutos. La temperatura interior se elevo a 298°C durante este intervalo. Despues de esto, la presion se redujo a una tasa de 0,002 MPa/minuto y se redujo a 0,08 MPa en 20 minutos, con el fin de controlar la cantidad de componente con un peso molecular que no fuera superior a 1.000. La temperatura en el reactor era de 301°C cuando se completo la reduccion de la presion. A continuacion, el interior del sistema se presurizo con 30 nitrogeno y el polfmero fue retirado en forma de hebra a traves de la boquilla para fibra a una temperatura interior del reactor de 301°C y una temperatura de la resina de 301°C, y se enfrio en agua de refrigeracion a 20°C y se granulo para obtener aproximadamente 13 kg de una resina de poliamida. El tiempo de enfriamiento en el agua de refrigeracion fue de 5 segundos y la tasa de retirada de hebra era de 100 m/minuto. Esta se denomina a continuacion "PXD10".
35 Ejemplo de Produccion 4
(Smtesis de poliamida (MPXD6))
El acido adfpico (de Rhodia) se calento y se fundio en un reactor bajo atmosfera de nitrogeno y despues la temperatura se elevo a 270°C mientras que se agitaba el contenido bajo presurizacion (0,35 MPa) y se goteo gradualmente en una relacion 3:7 (relacion molar) de diamina mezclada de para-xililendiamina (de Mitsubishi Gas 40 Chemical Co., Ltd.) y meta-xililendiamina (de Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) con el fin de proporcionar una relacion molar entre la diamina y el acido adfpico de aproximadamente 1:1 Despues de terminar el goteo, la reduccion de la presion se llevo a cabo a 0,06 MPa y la reaccion continuo durante 10 minutos para ajustar la cantidad de componente con un peso molecular que no era superior a 1.000. A continuacion, se retiraron los contenidos en forma de hebra y se granularon en un granulador para obtener una poliamida (MPXD6). Esta se 45 denomina a continuacion "MPXD6".
Ejemplo de Produccion 5
(Smtesis de poliamida (MXD6I))
Un acido dicarboxflico mezclado con acido adfpico (de Rhodia) y acido isoftalico (de AG International Chemical Co.) en una relacion molar de 9:1 se calento y se fundio en un reactor bajo atmosfera de nitrogeno. A continuacion, se 50 elevo la temperatura a 242°C mientras que se agitaba el contenido y se goteo gradualmente meta-xililendiamina (de Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) con el fin de proporcionar una relacion molar entre la diamina y el acido dicarboxflico de aproximadamente 1:1. Despues de terminar el goteo, la reduccion de la presion se llevo a cabo a 0,08 MPa y la reaccion continuo durante 20 minutos para ajustar la cantidad de componente con un peso molecular que no era superior a 1.000. Esto fue seguido por la retirada de los contenidos en forma de hebras y la granulacion 55 con un granulador. Los granulos obtenidos se introdujeron en un tambor y se sometieron a polimerizacion en fase solida a presion reducida para producir una poliamida (MXD6I) que tema un peso molecular incrementado y una
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cantidad ajustada del componente con un peso molecular que no era superior a 1.000. Esta se denomina a continuacion "MXD6I".
Ejemplo de Produccion 6
(Smtesis de poliamida (MXD6'))
El MX Nylon S6007 anteriormente descrito se sometio a polimerizacion en fase solida en un tambor a vado para obtener granulos de una resina de poliamida (MXD6') en la que el peso molecular se hada elevado a 34.483. Esta se denomina a continuacion "MXD6"'.
Ejemplo de Produccion 7
(Smtesis de poliamida (PXD10'))
Se introdujeron 8950 g (44,25 mol) de acido sebacico (Sebacic Acid TA, de Itoh Oil Chemicals Co., Ltd.), 12,54 g (0,074 mol) de hipofosfito de calcio, 6,45 g (0,079 mol) de acetato de sodio, 5912 g (43,76 mol) de para- xililendiamina (de Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) y 19 kg de agua destilada, en un recipiente para la reaccion de acero inoxidable equipado con una camisa de aceite 50 L, equipado con un condensador parcial alimentado con aceite a temperatura ajustada, un condensador total, un agitador, un tubo de entrada de nitrogeno y un orificio de goteo de diamina, y se realizo una sustitucion de nitrogeno completa.
Con el aparato sellado, se produjo una sal a partir del acido sebacico y la para-xililendiamina mientras que se agitaba el contenido y elevando la temperatura a 200°C durante 1,5 horas. Despues, mientras que aumentaba aun mas la temperatura y manteniendo la presion en el reactor una vez que se hadan alcanzado 1,9 MPa, el agua cargada y el agua producida por la reaccion se separaron por destilacion desde el aparato durante 1,5 horas; durante este intervalo, la temperatura de reaccion se elevo a 250°C. Sin dejar de separar el agua por destilacion, la presion de reaccion se dejo disminuir en una hora a la presion normal; la temperatura de reaccion durante este intervalo se elevo a 302°C. El polfmero se recogio despues a una temperatura de resina de 302°C a traves de la boquilla de hebra en forma de hebra, se enfrio en agua de refrigeracion a 20°C, y se granulo para obtener granulos de una resina de poliamida que tema un peso molecular promedio en numero de 5.362 (PXD10'). Esta se denomina a continuacion "PXD10".
Ejemplo 1
MXD10 se seco en un secador a vado y se extruyo en estado fundido con una extrusora de un solo tornillo que tema un tornillo de 30 mm de O y se moldeo por extrusion a traves de una boquilla en forma de T con una anchura de 500 mm, y se moldeo una pelmula que tema texturizacion en la superficie utilizando dos rodillos de acero inoxidable provistos de texturizacion de picos y valles en la superficie. La temperatura del rodillo era de 70°C y la presion se aplico a una presion de rodillo de 0,4 MPa. Los bordes de la pelmula se cortaron para obtener una pelmula fina que tema un espesor de 20 pm y una anchura de 450 mm. La rugosidad de la superficie, la capacidad termica de cristalizacion y el contenido en humedad se midieron en la pelmula resultante utilizando los metodos siguientes.
[Metodos para medir las propiedades de la pelmula de resina de poliamida (A)]
(El contenido en humedad)
El contenido en humedad de la pelmula de resina de poliamida (A) obtenida por el metodo descrito anteriormente se midio por el metodo de Karl Fischer. Un analizador de trazas de humedad AQ-2000 de Hiranuma Sangyo Corporation se empleo para la medicion. La temperatura de la medicion era el punto de fusion de la resina de poliamida - 5°C, y el tiempo de medicion fue de 30 minutos. Cuando la resina de poliamida (A) tema dos o mas puntos de fusion, la medicion se llevo a cabo utilizando la temperatura en la parte superior del pico endotermico a la temperatura mayor o mas alta para el punto de fusion. Los resultados se muestran en la Tabla 1.
(La capacidad termica de cristalizacion)
Empleando un metodo de medicion de la calorimetna diferencial de barrido (DSC) y un "DSC-60" de Shimadzu Corporation, la resina de poliamida se fundio elevando la temperatura desde 30°C con una tasa de 10°C/minuto hasta al menos la temperatura del punto de fusion esperado. La capacidad termica de cristalizacion se determino a partir del pico exotermico durante este proceso.
(La rugosidad superficial (Ra))
Esta se determino de acuerdo con el metodo descrito anteriormente.
A continuacion, la pelmula MXD10 y una lamina proporcionada por alineacion de manera uniforme de las fibras de carbono a base de poliacrilonitrilo, alineadas unidireccionalmente (TORAYCA T300-3000 de Toray Industries, Inc., 3000 filamentos, 198 tex, modulo de traccion = 230 GPa, diametro promedio de la fibra = 7 pm) en una direccion se pegaron continuamente entre sf, usando una pluralidad de rodillos y la aplicacion de una presion de 1 MPa, mientras
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que se calentaba a 220°C. Esto fue seguido por enfriamiento con un rodillo a 40°C y el embobinamiento en forma de rodillo para obtener el material compuesto. Los rodillos utilizados para la aplicacion de calor y compresion teman un recubrimiento de fluororesina sobre la superficie del rodillo. La capacidad termica de cristalizacion de la resina de poliamida (A) en el material compuesto obtenido, la relacion de area de resina de poliamida (A)/material fibroso (B) en la seccion transversal en el material compuesto obtenido, y la relacion de area de hueco en la seccion transversal en el material compuesto obtenido, se midieron usando los metodos descritos a continuacion.
Los resultados se proporcionan en la Tabla 1.
[Metodos para medir las propiedades del material compuesto]
(La capacidad termica de cristalizacion para la resina de poliamida (A) en el artfculo de material compuesto)
Empleando un metodo de medicion de la calorimetna diferencial de barrido (DSC) y un "DSC-60" de Shimadzu Corporation, la resina de poliamida se fundio elevando la temperatura desde 30°C con una tasa de 10°C/minuto hasta al menos la temperatura del punto de fusion esperado. La capacidad termica de cristalizacion se determina a partir del pico exotermico durante este proceso.
(La relacion de area de la resina de poliamida (A)/material fibroso (B) en la seccion transversal y la relacion de area de hueco en la seccion transversal)
Estas se determinaron mediante la observacion de la seccion transversal del material compuesto con un microscopio digital (VHX-1.000 de KEYENCE Corporation).
A continuacion, se preparo un conjunto mediante apilamiento, alternando en 90°, 10 capas del material compuesto obtenido que se habfa cortado a 20 cm x 20 cm; la pelfcula monocapa de MXD10 descrita anteriormente se coloco en las superficies mas exteriores del conjunto; y, utilizando una prensa en caliente, el calentamiento se llevo a cabo a 220°C y el moldeado con prensado en caliente se llevo a cabo a una presion de 1 MPa, usando boquillas cuyas superficies estaban recubiertas con una fluororesina. El enfriamiento produjo a continuacion una pieza moldeada en forma de placa que tema MXD10 en ambas superficies. La pieza moldeada obtenida se sometio a un tratamiento termico a 130°C x 1 hora, usando un horno. Lo siguiente se midio en la pieza moldeada obtenida, utilizando los metodos descritos a continuacion: la longitud promedio de fibra del material fibroso (B) en la pieza moldeada, la capacidad termica de cristalizacion, la relacion de area de la resina de poliamida (A)/material fibroso (B) en la seccion transversal, la relacion de area de hueco en la seccion transversal, el modulo de traccion, el modulo de traccion despues del tratamiento con agua caliente y la cantidad de deformacion.
[Los metodos para medir las propiedades de la pieza moldeada]
(La longitud promedio de fibra del material fibroso (B) en la pieza moldeada)
La pieza moldeada obtenida por el metodo descrito anteriormente se disolvio en hexafluoroisopropanol (HFIP); se midio la longitud de las fibras restantes; y se calculo la longitud de la fibra promedio (promedio en numero).
(Capacidad termica de cristalizacion de la resina de poliamida (A) en la pieza moldeada)
Esta se realizo usando el mismo procedimiento que en el metodo de medicion descrito anteriormente para el material compuesto.
(La relacion de area de la resina de poliamida (A)/material fibroso (B) en la seccion transversal y la relacion de area de hueco en la seccion transversal)
Estas se realizaron utilizando los mismos procedimientos que en los metodos de medicion descritos anteriormente para el material compuesto.
(El modulo de traccion)
La pieza moldeada obtenida por el metodo descrito anteriormente se convirtio en una forma de 1 cm x 10 cm y el modulo de traccion se midio en base a JIS K7113.
(La cantidad de deformacion)
La pieza moldeada (20 cm x 20 cm) obtenida por el metodo anteriormente descrito se mantuvo durante 1 semana a 23°C/90% de HR y se midio la cantidad de deformacion en un punto a 10 cm del centro. Esta deformacion se obtuvo restando el espesor de la muestra de ensayo de la altura maxima de la muestra de ensayo. Esto significa que una menor cantidad de deformacion indica una mejor estabilidad dimensional.
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(El modulo de traccion despues del tratamiento con agua caliente)
La pieza moldeada obtenida por el metodo descrito anteriormente se preparo con una forma de 1 cm x 10 cm y se sumergio durante 1 hora en agua hirviendo a 100°C, despues de lo cual el modulo de traccion se midio de acuerdo con JIS K7113.
Ejemplo 2
La poliamida MPXD10, despues de haber sido secada durante 7 horas a 150°C utilizando un secador de vado, se extruyo en estado fundido con una extrusora de un solo tornillo que tema 30 mm de O de tornillo y se extruyo en forma de hebra desde una boquilla de 60 de orificios y se estiro mientras que se enrollaba en un rodillo para obtener un multifilamento. La finura total, la finura del monofilamento y la resistencia a la traccion, se midieron en la fibra de resina de poliamida (A) obtenida utilizando los siguientes metodos.
Los resultados se proporcionan en la Tabla 1.
[Los metodos para medir las propiedades de la fibra de resina de poliamida (A)]
(La finura total)
Esta se determino midiendo el peso de una longitud del multifilamento seleccionada libremente y convirtiendola en el peso por 1.000 m.
(La finura del monofilamento)
Esta se determino dividiendo la finura total por el numero de filamentos en el multifilamento.
(La resistencia a la traccion)
Empleando un medidor de traccion, se realizo un ensayo de traccion en el multifilamento a 23°C/50% de HR. La tension maxima se dividio por la finura para proporcionar la resistencia por unidad de finura.
(El contenido en humedad)
Esto se realizo mediante el mismo procedimiento que en el metodo de medicion para la pelfcula de resina de poliamida (A) descrito previamente.
A continuacion, mientras que se realizaba la propagacion del multifilamento obtenido, una fibra de carbono a base de poliacrilonitrilo (TR50S-15K, de Mitsubishi Rayon Co., Ltd.) se pego de forma continua, mientras que se propagaba, con la fibra MPXD10 mientras que se calentaba a 250°C y se aplicaba una presion a 0,7 MPa, proporcionando de este modo un espesor de 20 pm * 30 cm * 30 cm del material compuesto. La capacidad termica de cristalizacion de la resina de poliamida (A) en el material compuesto obtenido, la relacion de area de la resina de poliamida (A)/material fibroso (B) en la seccion transversal en el material compuesto obtenido y la relacion de area de hueco en la seccion transversal en el material compuesto obtenido, se midieron por los mismos metodos que se han descrito para el Ejemplo 1.
Los resultados se muestran en la Tabla 1.
A continuacion, se preparo un conjunto mediante apilamiento, alternando con un angulo de 90°, 10 capas de este material compuesto que se habfa cortado a 20 cm x 20 cm. y, utilizando una prensa en caliente, el calentamiento se llevo a cabo a 230°C y el moldeado con prensado en caliente se llevo a cabo a una presion de 1 MPa usando boquillas cuyas superficies estaban recubiertas con una fluororesina; el enfriamiento produjo a continuacion una pieza moldeada. La pieza moldeada obtenida se sometio a un tratamiento termico durante 1 hora a 140°C.
Los resultados de las evaluaciones se muestran en la Tabla 1.
Ejemplo 3
La poliamida MPXD10, despues de haber sido secada durante 7 horas a 150°C utilizando un secador de vado, se extruyo en estado fundido con una extrusora de un solo tornillo que tema 30 mm de O; polietileno de baja densidad de alta presion (nombre del producto: LF240 NOVATEC", de Japon polietileno Corp.) tambien se extruyo en estado fundido con una extrusora de un solo tornillo que tema un tornillo de 30 mm de O; y estos se coextruyeron a traves de una boquilla en T con una anchura de 500 mm para obtener una pelfcula de dos capas finas a base de una capa de polietileno (espesor = 30 pm)/capa de PXD10 (espesor = 25 pm) que tema una anchura de 450 mm.
La pelfcula de dos capas obtenida se corto a una anchura de 400 mm, y, mientras que se desprendfa en la interfaz entre la capa de polietileno y la capa de PXD10, estas se embobinaron cada una en forma de rodillo, produciendo de este modo un rodillo de pelfcula PXD10 que tema una longitud de 500 mm, un espesor de 25 pm y una anchura de 400 mm. La rugosidad de la superficie, la capacidad termica de cristalizacion y el contenido en humedad, se midieron en la pelfcula resultante utilizando los metodos siguientes.
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La peKcula obtenida se estratifico con una tela de fibra de carbono (PYROFIL Cross TR3110, de Mitsubishi Rayon Co., Ltd.) y se pego continuamente entre s^ a una presion de 0,5 MPa usando rodillos calentados a 300°C. La refrigeracion siguiente con un rodillo a 70°C, produjo un material compuesto que tema un espesor de 30 pm.
Los resultados de la evaluacion de este material compuesto se proporcionan en la Tabla 1.
A continuacion, se preparo un conjunto mediante apilamiento, alternando con un angulo de 90°, 8 capas del material compuesto que se habfa cortado a 20 cm x 20 cm; la pelfcula monocapa de PXD10 descrita anteriormente se coloco en las superficies exteriores del conjunto; y, utilizando una prensa en caliente, el calentamiento se llevo a cabo a 220°C y el moldeo por prensado en caliente se llevo a cabo a una presion de 1,5 MPa con calentamiento a 310°C con una pluralidad de rodillos. Esto fue seguido por un tratamiento termico con una pluralidad de rodillos a 110°C para obtener una pieza moldeada.
Los resultados de las evaluaciones se muestran en la Tabla 1.
Ejemplos 4 a 8
Se seleccionaron las resinas de poliamida como se indica en las Tablas 1 y 2 a continuacion, y el espesor de la pelfcula, la rugosidad superficial (Ra), la capacidad termica de cristalizacion y el contenido en humedad se cambiaron como se indica en la Tabla 1. Los materiales compuestos se prepararon como en el Ejemplo 1, aunque se cambiaron las condiciones de produccion del material compuesto como se indica en las tablas. Durante la preparacion del material compuesto, las resinas de poliamida que se indican en las tablas se utilizaron para la pelfcula monocapa utilizada en las superficies mas exteriores del conjunto. La capacidad termica de cristalizacion de la resina de poliamida (A) en el material compuesto obtenido, la relacion de area de la resina de poliamida (A)/material fibroso (B) en la seccion transversal en el material compuesto obtenido, y la relacion de area de hueco en la seccion transversal en el material compuesto obtenido, se midieron usando los metodos indicados en el Ejemplo 1. Los resultados se proporcionan en las Tablas 1 y 2.
Empleando los materiales compuestos obtenidos, se prepararon piezas moldeadas como en el Ejemplo 1, pero cambiando las condiciones de preparacion de las piezas moldeadas como se indica en la Tabla 1. La longitud promedio de fibra del material fibroso (B) en las piezas moldeadas obtenidas, la capacidad termica de cristalizacion, la relacion de area de la resina de poliamida (A)/material fibroso (B) en la seccion transversal en las piezas moldeadas obtenidas, la relacion de area de hueco en la seccion transversal en las piezas moldeadas obtenidas, el modulo de traccion, la cantidad de deformacion y el modulo de flexion despues del tratamiento con agua caliente, se midieron usando los metodos descritos en el Ejemplo 1.
Los resultados de la evaluacion se proporcionan en las Tablas 1 y 2 a continuacion.
Ejemplo 9
Una pelfcula que tema texturizacion en la superficie de la pelfcula se moldeo de la siguiente manera: MXD6 se extruyo en estado fundido empleando un extrusora de un solo tornillo que tema un tornillo de 30 mm de O, se moldeo por extrusion a traves de una boquilla en T con una anchura de 500 mm, y se realizo un prensado a una temperatura de rodillo de 70°C y una presion de rodillo de 0,4 MPa, con dos rodillos de acero inoxidable que teman textura de pico y valle proporcionada en sus superficies. Los bordes de la pelfcula se cortaron para obtener una pelfcula fina que tema un espesor de 20 pm y una anchura de 450 mm. La pelfcula obtenida se sometio a un tratamiento termico durante 1 hora a 150°C. La pelfcula tema una capacidad termica de cristalizacion de 0 J/g.
La pelfcula obtenida se estratifico con una lamina proporcionada por alineacion unidireccional de fibras de carbono a base de brea (DIALEAD K63712, de Mitsubishi Plastics, Inc., modulo de traccion = 640 GPa, finura = 2.000 tex, numero de filamentos = 12.000); esta se pego de forma continua entre sf a una presion de 3,0 MPa utilizando rodillos calentados a 270°C; y un material compuesto de 30 pm de espesor se obtuvo entonces por enfriamiento en un rodillo a 70°C.
A continuacion, se preparo un conjunto mediante apilamiento, alternando con un angulo de 90°, 10 capas de este material compuesto que se habfa cortado a 20 cm x 20 cm; la pelfcula monocapa de MXD10 descrita anteriormente se coloco en las superficies exteriores del conjunto; el calentamiento a 260°C se realizo con rodillos; el moldeo por prensado en caliente se llevo a cabo a una presion de 2,0 MPa; y se llevo a cabo a continuacion un tratamiento termico con rodillos a 150°C para producir una pieza moldeada. Los resultados de las evaluaciones realizadas en la pieza moldeada obtenida se proporcionan en la Tabla 2 a continuacion.
Ejemplo 10
Empleando una extrusora de doble tornillo TEM-37BS de Toshiba Machine Co., una fibra corta de fibra de carbono a base de brea (DIALEAD K223QG de Mitsubishi Plastics, Inc., longitud promedio de fibra = 6 mm, diametro promedio de fibra = 11 pm) y poliamida PXD10, que se habfa secado en una secadora a vado, se mezclaron en estado fundido y se amasaron en las proporciones de 25:75 como relacion en peso, a una temperatura de extrusion de 310°C y se obtuvieron granulos.
5
10
15
20
25
30
35
Los granulos obtenidos se extruyeron en estado fundido con una extrusora de un solo tomillo que tema un tornillo de 30 mm de O y se moldearon por extrusion a traves de una boquilla en T con una anchura de 500 mm, y una pelfcula que tiene texturizacion en la superficie de la pelfcula se moldeo usando dos rodillos de acero inoxidable provistos de texturizacion de pico y valle en la superficie. La temperatura del rodillo era de 70°C y la presion se aplico con una presion de rodillo de 0,4 MPa. Los bordes de la pelfcula se cortaron para obtener una pelfcula fina que tema un espesor de 60 pm y una anchura de 450 mm.
La pelfcula obtenida se estratifico con una lamina proporcionada por alineacion unidireccional de fibras de carbono a base de brea (DIALEAD K63712, de Mitsubishi Plastics, Inc., modulo de traccion = 640 GPa, finura = 2.000 tex, numero de filamentos = 12.000); esta se pego de forma continua entre sf a una presion de 0,5 MPa utilizando rodillos calentados a 300°C; y un material compuesto de 30 pm de espesor se obtuvo entonces por enfriamiento en un rodillo a 70°C.
Los resultados de las evaluaciones realizadas en el material compuesto resultante se proporcionan en la Tabla 2.
A continuacion, se preparo un conjunto mediante apilamiento, alternando con un angulo de 90°, 10 capas de este material compuesto que se habfa cortado a 20 cm x 20 cm; la pelfcula monocapa de PXD10 descrita anteriormente se coloco en las superficies exteriores del conjunto; el calentamiento a 310°C se realizo con rodillos; el moldeo por prensado en caliente se llevo a cabo a una presion de 1,5 MPa; y se llevo a cabo a continuacion un tratamiento termico con rodillos a 120°C para producir una pieza moldeada. Los resultados de las evaluaciones realizadas en la pieza moldeada obtenida se proporcionan en la Tabla 2 a continuacion.
Ejemplo 11
Una pelfcula, un material compuesto y una pieza moldeada se prepararon en las mismas condiciones que en el
Ejemplo 1, pero en este caso sin apilar la pelfcula monocapa de MXD10 en las superficies mas exteriores del
conjunto durante la produccion de la pieza moldeada como en el Ejemplo 1. Los resultados de las evaluaciones se muestran en la Tabla 2. La superficie tema un aspecto bastante mas rugoso que en el Ejemplo 1.
Ejemplo Comparativo 1
Una pelfcula, un material compuesto y una pieza moldeada se prepararon en las mismas condiciones que en el
Ejemplo 4, usando MXD6' para la resina de poliamida. La pelfcula obtenida, el material compuesto y la pieza
moldeada tambien se evaluaron como en el Ejemplo 4. Los resultados de estas evaluaciones se proporcionan en la Tabla 3.
Ejemplo Comparativo 2
Una pelfcula, un material compuesto y una pieza moldeada se prepararon en las mismas condiciones que en el Ejemplo 3, usando PXD10' para la resina de poliamida. La pelfcuia obtenida, el material compuesto y la pieza moldeada tambien se evaluaron como en el Ejemplo 3. Los resultados de estas evaluaciones se proporcionan en la Tabla 3. La capacidad de moldeo durante el proceso de moldeo fue deficiente debido una gran descarga de resina.
Ejemplo Comparativo 3
Se mezclo en seco 93% en masa de MXD6 y 7,00% en masa de componente con un peso molecular que no era superior a 1,000 y se produjo un material compuesto y una pieza moldeada en las mismas condiciones que en el Ejemplo 4. Los resultados de las evaluaciones se muestran en la Tabla 3. La capacidad de moldeo durante el proceso de moldeo fue deficiente debido una gran descarga de resina.
Tabla 1.
ejemplos
1
2 3 4 5
tipo de resina de poliamida (A)
MXD10 MPXD10 PXD10 MXD6 MXD6
[COOH]
peq/g 62 110 205 60 60
[NH2]
peq/g 44 40 17 20 20
[NH2]/[COOH]
- 0,71 0,36 0,08 0,33 0,33
Mn
- 18868 13333 9009 25000 25000
contenido en componente con un peso molecular que no es superior a 1.000
% de masa 0,70 0,75 1,33 0,51 0,51
Mw/Mn
- 1,97 2,00 2,55 1,86 1,86
ejemplos
1
2 3 4 5
viscosidad del fundido
Pa ■ s 1130 191 87 650 650
tasa de retencion de modulo de flexion en la absorcion de humedad
% 89 93 100 92 92
punto de fusion
°C 190 215 280/290 239 239
temperatura de transicion vftrea
°C 60 63 75 85 85
contenido en compuesto dclico
% de masa 0,1 0,12 0,5 0,7 2,0
tasa de absorcion de humedad
% de masa 0,36 0,42 0,49 0,54 0,54
relacion molar de reaccion
- 0,9973 0,9894 0,9718 0,9951 0,9951
pelfcula de resina de poliamida (A)
espesor
pm 20 - 25 40 40
rugosidad de la superficie (Ra)
pm 0,3 - 0,007 0,2 0,2
capacidad termica de cristalizacion
J/g 30 - 20 33 33
contenido en humedad
% de masa 0,05 - 0,07 0,08 0,08
fibra de resina de poliamida (A)
finura total
dtex - 450 - - -
finura del monofilamento
dtex - 7,5 - - -
resistencia a la traccion
gf/d - 3 - - -
contenido en humedad
% de masa - 0,14 - - -
condiciones de produccion para el material compuesto
temperatura de calentamiento
°C 220 250 300 270 270
presion
MPa 1,0 0,7 0,5 3,0 3,0
evaluacion del material compuesto
capacidad termica de cristalizacion de la resina de poliamida (A) en el material compuesto
J/g 25 18 10 20 20
relacion de area de la resina de poliamida (A)/material fibroso (B) en la seccion transversal
- 40/60 50/50 45/55 60/40 60/40
relacion de area de vados en la seccion transversal
% 0,8 0,1 0,1 0,5 0,5
condiciones de produccion de la pieza moldeada
temperatura de calentamiento
°C 220 230 310 260 260
presion
MPa 1,0 1,0 1,5 2,0 2,0
condiciones de tratamiento termico para la pieza moldeada
temperatura
°C 130 140 110 150 150
tiempo
h 1 1 rodillo 1 1
evaluacion de la pieza moldeada
longitud promedio de fibra del material fibroso (B) en la pieza moldeada
cm 20 20 20 20 20
longitud promedio de la fibra corta (D) en la pieza moldeada
cm - - - - -
capacidad termica de cristalizacion de la resina de poliamida
J/g 1 0 0 0 0
ejemplos
1
2 3 4 5
(A) en la pieza moldeada
relacion de area de la resina de poliamida (A)/material fibroso (B) en la seccion transversal
- 40/60 50/50 45/55 60/40 60/40
relacion de area de vados en la seccion transversal
% 0,8 0,1 0 0,5 0,5
modulo de traccion
GPa 230 240 231 230 230
modulo de traccion despues del tratamiento con agua caliente
GPa 218 227 230 218 201
cantidad de deformacion
mm 0,1 0,1 0,1 0,4 0,6
Tabla 2.
ejemplos
6
7 8 9 10 11
tipo de resina de poliamida (A)
MPXD6 MXD6I PXD10 MXD6 PXD10 MXD10
[COOH]
peq/g 120 65 205 60 205 62
[NH2]
peq/g 26 22 17 20 17 44
[NH2]/[COOH]
- 0,22 0,34 0,08 0,33 0,08 0,71
Mn
- 13699 22989 25000 9009 18868
contenido en componente con un peso molecular que no es superior a 1.000
% de masa 2,20 0,60 1,33 0,51 1,33 0,70
Mw/Mn
- 2,20 1,90 2,55 1,86 2,55 1,97
viscosidad del fundido
TJ (/> Q) 300 700 87 650 87 1130
tasa de retencion del modulo de flexion en la absorcion de humedad
% 95 90 100 92 100 89
punto de fusion
°C 255 226 280/290 239 280/290 190
temperatura de transicion vftrea
°C 89 95 75 85 75 60
contenido en compuesto ciclico
% de masa 0,8 0,6 0,5 0,7 0,5 0,1
tasa de absorcion de humedad
% de masa 0,55 0,56 0,49 0,54 0,49 0,36
relacion molar de reaccion
- 0,9885 0,9947 0,9718 0,9951 0,9718 0,9973
pelfcula de resina de poliamida (A)
espesor
pm 50 35 60 40 60 20
rugosidad de la superficie (Ra)
pm 0,15 0,4 0,3 0,2 0,3 0,3
capacidad termica de cristalizacion
J/g 28 15 20 0 15 30
contenido en humedad
% de masa 0,08 0,10 0,07 0,08 0,05 0,05
fibra de resina de poliamida (A)
finura total
dtex - - - - - -
finura del monofilamento
dtex - - - - - -
resistencia a la traccion
gf/d - - - - - -
contenido en humedad
% de masa - - - - - -
ejemplos
6
7 8 9 10 11
condiciones de produccion para el material compuesto
temperatura de calentamiento
°C 290 240 300 270 300 220
presion
MPa 2,0 2,0 0,5 3,0 0,5 1,0
evaluacion del material compuesto
capacidad termica de cristalizacion de la resina de poliamida (A) en el material compuesto
J/g 25 30 15 7,0 16 25
relacion de area de la resina de poliamida (A)/material fibroso (B) en la seccion transversal
- 63/35 50/50 70/30 60/40 68/32 40/60
relacion de area de vados en la seccion transversal
% 0,2 1,0 0,1 3,0 0,3 0,8
condiciones de produccion de la pieza moldeada
temperatura de calentamiento
°C 270 240 310 260 310 220
presion
MPa 0,5 1,0 1,5 2,0 1,5 1,0
condiciones de tratamiento termico para la pieza moldeada
temperatura
°C 140 160 120 150 120 130
tiempo
h 1 1 1 rodillo rodillo 1
evaluacion de la pieza moldeada
longitud promedio de fibra del material fibroso (B) en la pieza moldeada
cm 20 20 20 20 20 20
longitud promedio de la fibra corta (D) en la pieza moldeada
cm - - - - 0,3 -
capacidad termica de cristalizacion de la resina de poliamida (A) en la pieza moldeada
J/g 0 2 0 0 0 1
relacion de area de la resina de poliamida (A)/material fibroso (B) en la seccion transversal
- 65/35 50/50 70/30 60/40 68/32 40/60
relacion de area de vados en la seccion transversal
% 0,2 0,9 0 2,5 0,2 0,8
modulo de traccion
GPa 230 230 230 625 626 230
modulo de traccion despues del tratamiento con agua caliente
GPa 230 206 229 590 600 218
cantidad de deformacion
mm 0,3 0,3 0,1 0,5 0,1 0,1
Tabla 3.
ejemplos comparativos
1
2 3
tipo de resina de poliamida (A)
MUD6' PXD10' MXD6
[COOH]
peq/g 49 250 60
[NH2]
peq/g 9 123 20
[NH2]/[COOH]
- 0,18 0,49 0,33
Mn
- 34483 5362 25000
contenido en componente con un peso molecular que no es superior a 1.000
% de masa 0,32 4,20 7,00
Mw/Mn
- 1,75 3,2 1,86
viscosidad del fundido
Pa ■ s 1.000 40 650
ejemplos comparativos
1
2 3
tipo de resina de poliamida (A)
MUD6' PXD10' MXD6
tasa de retencion del modulo de flexion en la absorcion de humedad
% 93 96 92
punto de fusion
°C 239 279/289 239
temperatura de transicion vftrea
°C 85 75 85
contenido en compuesto dclico
% de masa 0,05 1,5 0,7
tasa de absorcion de humedad
% de masa 0,54 0,51 0,54
relacion molar de reaccion
- 0,9951 0,9809 0,9951
pelfcula de resina de poliamida (A)
espesor
pm 40 25 40
rugosidad de la superficie (Ra)
pm 0,2 0,007 0,2
capacidad termica de cristalizacion
J/g 33 20 33
contenido en humedad
% de masa 0,08 0,07 0,08
fibra de resina de poliamida (A)
finura total
dtex - - -
finura del monofilamento
dtex - - -
resistencia a la traccion
gf/d - - -
contenido en humedad
% de masa - - -
condiciones de produccion para el material compuesto
temperatura de calentamiento
°C 270 300 270
presion
MPa 3,0 0,5 3,0
evaluacion del material compuesto
capacidad termica de cristalizacion de la resina de poliamida (A) en el material compuesto
J/g 20 10 20
relacion de area de la resina de poliamida (A)/material fibroso (B) en la seccion transversal
- 60/40 10/90 50/50
relacion de area de vados en la seccion transversal
% 7,0 6,0 0,5
condiciones de produccion de la pieza moldeada
temperatura de calentamiento
°C 260 310 260
presion
MPa 1,0 1,0 2,0
condiciones de tratamiento termico para la pieza moldeada
temperatura
°C 150 110 150
tiempo
h 1 1 1
evaluacion de la pieza moldeada
longitud promedio de fibra del material fibroso (B) en la pieza moldeada
cm 20 20 20
longitud promedio de la fibra corta (D) en la pieza moldeada
cm - - -
capacidad termica de cristalizacion de la resina de poliamida (A) en la pieza moldeada
J/g 0 0 0
relacion de area de la resina de poliamida (A)/material fibroso (B) en la seccion
- 60/40 10/90 40/60
ejemplos comparativos
1
2 3
tipo de resina de poliamida (A)
MUD6' PXD10' MXD6
transversal
relacion de area de vados en la seccion transversal
% 6,5 5,8 0,5
modulo de traccion
GPa 230 230 230
modulo de traccion despues del tratamiento con agua caliente
GPa 182 169 190
cantidad de deformacion
mm 0,7 1,0 1,2
Como se muestra en los ejemplos anteriores, el material compuesto de la presente invencion, en el que la resina de poliamida (A) de tipo meta-xilileno se impregna en el material fibroso (B), presenta un excelente modulo de elasticidad, presenta poca deformacion y presenta poco deterioro de las propiedades a temperaturas/humedades 5 elevadas y por lo tanto se muestra que es un material compuesto excelente.
APLICABILIDAD INDUSTRIAL
El material compuesto de la presente invencion tiene un excelente modulo de elasticidad, presenta poca deformacion y se somete a poco deterioro de las propiedades a temperaturas y humedades elevadas y tambien muestra mejores caractensticas de reciclaje, una mejor capacidad de moldeo y una mejor productividad que las 10 resinas termoestables convencionales. Debido a su excelente resistencia mecanica, incluso cuando es delgado, este material compuesto hace que sea posible lograr una reduccion del peso a nivel de producto final. El material compuesto de la presente invencion se puede utilizar para una variedad de componentes y partes, y se utiliza de forma particularmente preferente para componentes y partes de productos electricos y electronicos y para diversos componentes y miembros de automocion, y por lo tanto presenta una alta aplicabilidad industrial.
15

Claims (25)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    REIVINDICACIONES
    1. Un material compuesto de tipo resina de poliamida que comprende un material fibroso (B) impregnado con una resina de poliamida (A),
    en donde por lo menos 50% en moles de las unidades estructurales de diamina en la resina de poliamida (A) se obtienen a partir de xililendiamina,
    en donde la resina de poliamida (A) tiene un peso molecular promedio en numero (Mn) de 6.000 a 30.000,
    en donde la cantidad de componentes con un peso molecular que no es superior a 1.000 en la resina de poliamida (A) es 0,5 a 5% en masa, basandose en la masa de la resina de poliamida (A) y
    en donde una longitud promedio de fibra del material fibroso (B) en el material compuesto de tipo resina de poliamida es de al menos 1 cm.
  2. 2. El material compuesto de tipo resina de poliamida segun la reivindicacion 1,
    en donde un contenido en compuesto dclico en la resina de poliamida (A) es de 0,01 a 1% en masa y en donde el compuesto dclico es un compuesto dclico producido cuando una sal del componente de diamina y el componente de acido dicarboxflico como materiales de partida para la resina de poliamida (A), forman un anillo.
  3. 3. El material compuesto de tipo resina de poliamida segun la reivindicacion 1 o 2, en donde la distribucion del peso molecular (Mw/Mn) de la resina de poliamida (A) es de 1,8 a 3,1.
  4. 4. El material compuesto de tipo resina de poliamida segun la reivindicacion 1, en donde una viscosidad del fundido de la resina de poliamida (A) es de 50 a 1.200 Pa ■ s, cuando se mide a la temperatura de un punto de fusion de la resina de poliamida (A) + 30°C, a una tasa de cizallamiento de 122 s-1 y con un contenido en humedad en la resina de poliamida (A) que no es superior a 0,06% en masa.
  5. 5. El material compuesto de tipo resina de poliamida segun la reivindicacion 1, en donde una tasa de retencion del modulo de flexion por la resina de poliamida (A) en la absorcion de humedad es de al menos 85%.
  6. 6. El material compuesto de tipo resina de poliamida segun la reivindicacion 1, en donde la resina de poliamida (A) tiene al menos dos puntos de fusion.
  7. 7. El material compuesto de tipo resina de poliamida segun la reivindicacion 1, en donde la xililendiamina es meta- xililendiamina, para-xililendiamina o una mezcla de las mismas.
  8. 8. El material compuesto de tipo resina de poliamida segun la reivindicacion 1 o la reivindicacion 7, en donde el material fibroso (B) tiene un grupo funcional reactivo con la resina de poliamida en la superficie del mismo.
  9. 9. El material compuesto de tipo resina de poliamida segun la reivindicacion 8, en donde el grupo funcional que es reactivo con la resina de poliamida es un grupo funcional obtenido a partir de un agente de acoplamiento de silano.
  10. 10. El material compuesto de tipo resina de poliamida segun la reivindicacion 1, en donde el material fibroso (B) se selecciona a partir de fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras inorganicas, fibras vegetales y fibras organicas.
  11. 11. El material compuesto de tipo resina de poliamida segun la reivindicacion 1, en donde la relacion de area de resina de poliamida (A)/material fibroso (B) en una seccion transversal de la misma es de 20/80 a 80/20.
  12. 12. El material compuesto de tipo resina de poliamida segun la reivindicacion 1 o la reivindicacion 11, en donde una relacion de area de vacfos en la seccion transversal no es superior al 5%.
  13. 13. El material compuesto de tipo resina de poliamida segun la reivindicacion 1, en donde la resina de poliamida (A) contiene, ademas, fibras cortas (D) del material fibroso (B).
  14. 14. El material compuesto de tipo resina de poliamida segun la reivindicacion 13, en donde un diametro promedio de fibra de las fibras cortas (D) es menor que un diametro promedio de fibra del material fibroso (B).
  15. 15. Un metodo de produccion de un material compuesto de tipo resina de poliamida, que comprende:
    una etapa de conversion de una resina de poliamida (A),
    en donde por lo menos 50% en moles de las unidades estructurales de diamina en la resina de poliamida (A) se obtienen a partir de xililendiamina,
    en donde la resina de poliamida (A) tiene un peso molecular promedio en numero (Mn) de 6.000 a 30.000, y
    5
    10
    15
    20
    25
    30
    en donde la cantidad de componentes con un peso molecular que no es superior a 1.000 en la resina de poliamida (A) es de 0,5 a 5% en masa, basado en la masa de la resina de poliamida (A), en una pelfcula o fibra;
    una etapa de apilamiento de un material fibroso (B) y la resina de poliamida (A) que se ha convertido en una pelfcula o fibra; y
    una etapa de aplicar despues calor y presion a la misma con el fin de impregnar la resina de poliamida (A) en el material fibroso (B).
  16. 16. El metodo de produccion segun la reivindicacion 15, en donde la etapa de impregnacion de la resina de poliamida (A) en el material fibroso (B) se lleva a cabo en una atmosfera calentada mediante la aplicacion de presion sucesivamente por medio de una pluralidad de rodillos.
  17. 17. El metodo de produccion segun la reivindicacion 15, en donde la capacidad termica de cristalizacion de la resina de poliamida (A) que se ha convertido en una pelfcula o una fibra es de al menos 5 J/g y la capacidad termica de cristalizacion de la resina de poliamida (A) en el material compuesto de tipo resina de poliamida obtenido es de al menos 5 J/g.
  18. 18. El metodo de produccion segun la reivindicacion 15, en donde la rugosidad de la superficie (Ra) de la pelfcula de resina de poliamida (A) que se ha convertido en una pelfcula es de 0,01 a 1 pm.
  19. 19. El metodo de produccion segun la reivindicacion 15, en donde la resina de poliamida (A) que se ha convertido en una fibra es un multifilamento y una finura de monofilamento de la misma es de 1 a 30 dtex.
  20. 20. El metodo de produccion segun la reivindicacion 15 o 19, en donde la resina de poliamida (A) que se ha convertido en una fibra es un multifilamento y la resistencia a la traccion de la misma es de 1 a 10 gf/d.
  21. 21. El metodo de produccion segun la reivindicacion 15, en donde la pelfcula de la resina de poliamida (A) que se ha convertido en una pelfcula es una pelfcula producida a partir de una pelfcula coextruida de la resina de poliamida (A) y una resina de poliolefina (C) al desprender la capa de resina de poliolefina (C) de esta pelfcula coextruida.
  22. 22. El metodo de produccion segun la reivindicacion 15, en donde el contenido en humedad de la resina de poliamida (A) que se ha convertido en una pelfcula o una fibra es de 0,01 a 0,15% en masa.
  23. 23. Un metodo de produccion de una pieza moldeada, en donde el material compuesto de tipo resina de poliamida obtenido segun la reivindicacion 15, se calienta y luego se moldea a una temperatura de 70 a 150°C en una boquilla o con un rodillo.
  24. 24. El metodo de produccion de una pieza moldeada segun la reivindicacion 23, que comprende:
    una etapa de formacion de una capa de resina de poliamida en la superficie de una pieza moldeada.
  25. 25. Una pieza moldeada obtenible mediante moldeo del material compuesto de tipo resina de poliamida segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14.
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