ES2691403T3 - Conductor de luz de poliuretano termoplástico - Google Patents

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Oliver Steffen Henze
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Abstract

Conductor de luz a base de un poliuretano termoplástico conductor de la luz, obtenible a partir de A) un diisocianato B) un poliol C) un agente de alargamiento de cadena reactivo con isocianato, caracterizado porque en el poliuretano termoplástico a) el contenido de compuestos aromáticos y sistemas de electrones π conjugados es de máximo 40 % en peso, referido al poliuretano termoplástico, incluyendo aditivos dado el caso presentes b) el índice de refracción del poliuretano termoplástico es por lo menos 1,50 y c) la opacidad total es inferior a 10 %, en la que el diisocianato A) es 1- isocianato-4-[(4-isocianatociclohexil)-metil]-ciclohexano, el poliol es un politetrahidrofurano con un promedio aritmético de peso molecular de 600 g/mol a 2000 g/mol y el agente de alargamiento de cadena es 1,3-propano-diol y/o 1,4-butano-diol.

Description

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DESCRIPCIÓN
Conductor de luz de poliuretano termoplástico
La invención se refiere a la preparación de conductores de luz de poliuretano termoplástico adecuados (en lo sucesivo TPU), un procedimiento para su preparación así como conductores de luz a base de TPU.
Ya es conocido el uso de conductores ópticos de ondas para la transferencia de grandes cantidades de datos, en el que la transferencia de datos es libre de interferencia, es decir no es influida por campos electromagnéticos. Se conocen conductores de luz de fibra de vidrio, pero también conductores de luz de plástico. Estos últimos son conocidos en particular en el ámbito de la construcción de máquinas, construcción de automóviles y en el ámbito de las oficinas. Tales conductores de luz denominados también como “fibras ópticas de polímero” pueden exhibir un núcleo óptico del polímero que transfiere la luz, un recubrimiento óptico y una envoltura protectora. Los polímeros usados principalmente en el campo técnico para el núcleo son por ejemplo polimetilmetacrilato y para el recubrimiento son por ejemplo polímeros de flúor como fluoruro de polivinilideno o politetrafluoretileno.
A partir del documento US-A-4 836 646 se conoce ya el uso de capas protectoras especiales ("revestimiento"), en el que respecto al núcleo óptico se añade cobertura en poliestireno, polimetilmetacrilato, policarbonato, poliuretano o copolímeros de estireno y metilmetacrilato, estireno y metilacrilato, metilmetacrilato y etilacrilato, estireno y alphametilestireno, o estireno y viniltolueno. A partir del documento US 2008/0117639 A1 se conocen placas conductoras de luz con un efecto de condensación de luz, que cambian la luz al ser atravesadas por ella. Para ello deberían usarse TPU, PC, siliconas, PMMA o PET como plásticos.
A partir del documento WO 94/09048 A1 se conocen ya poliuretanos y redes de poliuretano vidriosos, con entrecruzamiento transversal, que son utilizables para aplicaciones de biomedicina, por ejemplo fibras ópticas. Para ellas, los grupos hidroxilo y los grupos isocianato deberían ser usados de manera estequiométrica y los polioles deberían ser de bajo peso molecular.
El documento US 4,915,473 divulga un dispositivo en el cual la permeabilidad cambiante a luz de un polímero es explotada para la determinación de la presión. En el documento EP 1 197505 se divulgan materiales a base de poliuretano para lentes ópticos, que son muy resistentes a las tensiones mecánicas y decoloración. También el documento US 3,620,905 divulga una mezcla muy especial de poliuretano, que encuentran aplicación adecuada en particular para la fabricación de láminas delgadas transparentes, como en la fabricación de vidrios de seguridad.
Los materiales conductores de luz conocidos a base de plásticos flexibles, elásticos y altamente transparentes no garantizan una suficiente transferencia de luz para dispositivos de transmisión/recepción, para longitudes mayores 3 m. Además, los plásticos conductores de luz como polimetilmetacrilato son muy rígidos y quebradizos para conexiones flexibles y los conductores minerales de luz con fibras de vidrio son inadecuados para radios estrechos de curvatura. Los conductores de luz conocidos exhiben pérdidas de absorción muy altas o propiedades mecánicas insuficientes.
La invención basó el objetivo en suministrar conductores de luz que sean flexibles, elásticos y altamente transparentes y garanticen una transferencia de luz suficiente también a longitudes mayores.
Es objetivo de la invención un conductor de luz a base de un poliuretano termoplástico conductor de la luz, obtenible a partir de
A) un diisocianato
B) un poliol
C) un agente de alargamiento de cadena reactivo con isocianato, caracterizado porque en el poliuretano termoplástico
a) el contenido de compuestos aromáticos y sistemas de electrones n conjugados es de máximo 40 % en peso, preferiblemente máximo 25 % en peso, en particular preferiblemente máximo 10 % en peso, referido al poliuretano termoplástico, incluyendo aditivos dado el caso presentes
b) el índice de refracción del poliuretano termoplástico es por lo menos 1,50, preferiblemente por lo menos 1,52 y
c) la opacidad total es inferior a 10 %, preferiblemente inferior a 7 %, en la que el diisocianato A) es 1- isocianato-4- [(4-isocianatociclohexil)-metil]-ciclohexano, el poliol es un politetrahidrofurano con un promedio aritmético de peso molecular de 600 g/mol a 2000 g/mol y el agente de alargamiento de cadena es 1,3-propano-diol y/o 1,4-butano- diol.
El contenido de compuestos aromáticos y sistemas de electrones n conjugados bajo a) se refiere al peso de
compuestos aromáticos (sin hidrógeno H), carbono insaturado y heteroátomos, que son parte del sistema de electrones n, en los que no se cuentan átomos de oxígeno.
El índice de refracción es determinado a una temperatura de 20 °C, la opacidad total es determinada preferiblemente de acuerdo con el procedimiento indicado en los ejemplos. Preferiblemente el índice de refracción 5 es medido en un cuerpo de muestra con un espesor uniforme de capa de 2 mm, el cual fue producido mediante vertimiento del poliuretano termoplástico líquido conductor de la luz, sobre una superficie plana dirigida en sentido horizontal nivelado, que es denominada además también como placa de moldeo por inyección. De esta placa de vertimiento se troquelan o cortan entonces cuerpos de muestra de tamaño adecuado. Además, es objetivo de la invención el uso del TPU de acuerdo con la invención como elemento conductor de luz en conductores de luz, en 10 particular en fibras.
Otro objetivo de la invención es un procedimiento para la fabricación de conductores de luz, caracterizado porque se usa un TPU de acuerdo con la invención como material conductor de luz, en particular en fibras y mangueras.
Otro objetivo de la invención es un procedimiento para la preparación de TPU de acuerdo con la invención, caracterizado porque se llevan a reacción al menos un diisocianato A) orgánico, al menos un poliol B 15 preferiblemente lineal, terminado en hidroxilo y al menos un agente de alargamiento de cadena, de cadena corta, a base de un diol, caracterizado porque
- la relación equivalente de grupos NCO a la suma de los grupos reactivos con isocianato es de 0,9:1,0 a 1,2:1,0, preferiblemente 0,95:1,0 a 1,10:1,0
- no se registran centros de dispersión
20 - no se registran o esencialmente no se registran aditivos que absorben radiación UV y/o VIS.
En las reivindicaciones, la descripción y los ejemplos se encuentran otras formas de realización de la presente invención. Se entiende que los rasgos mencionados anteriormente y los ilustrados a continuación del objetivo/procedimiento/aplicaciones de acuerdo con la invención son aplicables no sólo en la combinación indicada en cada caso, sino también en otras combinaciones, sin perder el marco de la invención.
25 Se entienden por poliuretanos termoplásticos TPU los poliuretanos que pueden ablandarse en el calor de manera repetida en un determinado intervalo de temperatura y con el enfriamiento endurecen, y en el estado blando son moldeables de manera repetida mediante vertimiento como partes moldeadas, extrudidos o partes nuevamente moldeadas, hasta productos semiterminados u objetos. Los TPU son copolímeros de bloque; estos poseen dentro de una molécula, elementos duros y blandos. En una forma preferida de realización, la fracción de la fase dura 30 sobre la totalidad de TPU es preferiblemente de 15 a 65 % en peso, en particular 40 a 65 % en peso para TPU alifáticos, en los que la fracción de fase dura es definida mediante la siguiente fórmula:
k
Fracción de fase dura - IM^V + mw>]}/
.i 1
con los siguientes significados:
Mkvx: masa molar del agente x de alargamiento de cadena en g/mol 35 mKVx: masa del agente x de alargamiento de cadena en g Miso: masa molar del isocianato usado en g/mol mges: masa total de todas las sustancias de partida en g k: número del agente de alargamiento de cadena.
Además, preferiblemente no se usan aditivos con una absorción o dispersión apreciable, como se provocan por 40 centros de dispersión, en el intervalo de aproximadamente 280 nm a 800 nm.
Ninguna absorción apreciable significa en relación con esta invención, que la transmisión de una placa de moldeo por inyección de 2mm en el intervalo de 280 nm a 800 nm, es mayor a 80%, preferiblemente mayor a 85%, más preferiblemente mayor a 90 % y en particular preferiblemente mayor a 95%.
En relación con esta invención, como centro de dispersión se entiende toda partícula que conduce a una dispersión 45 de la luz, a la longitud de onda usada, en dirección perpendicular a la dirección irradiada. En función de la longitud de onda de la luz irradiada sobre el TPU transparente ocurre dispersión de la luz, cuando los centros de dispersión tienen una extensión máxima de 4/2, preferiblemente 1/1, más preferiblemente a 1/2 en particular preferiblemente a
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/ de la longitud de onda de la luz usada.
De acuerdo con ello, se denominan como centros de dispersión aquellas partículas que en su extensión espacial más larga tienen menos de 4/2, preferiblemente 1/1, más preferiblemente / en particular preferiblemente 1/4 de la longitud de onda de la luz irradiada al conductor de luz.
De modo muy particular preferiblemente se entienden como centros de dispersión las partículas que en su diámetro más grande tienen una extensión espacial mayor a 0,7 gm, preferiblemente mayor a 0,6 gm en particular preferiblemente mayor a 0,5 gm.
De acuerdo con la invención, la preparación de los poliuretanos termoplásticos ocurre por reacción de isocianato A con poliol B y dado el caso otros compuestos reactivos frente a los isocianatos y agentes C de alargamiento de cadena, dado el caso en presencia de catalizadores D y/o sustancias E auxiliares.
Los componentes A, B, C, así como dado el caso D y/o E usados corrientemente en la preparación de los poliuretanos deberían ser descritos a modo de ejemplo a continuación:
a) como isocianatos A orgánicos pueden usarse en general isocianatos aromáticos, alifáticos, cicloalifáticos y/o aralifáticos conocidos, preferiblemente diisocianatos, por ejemplo 2,2’-, 2,4’- y/o 4,4’- difenilmetandiisocianato (MDI), 1,5-naftilendiisocianato (NDI), 2,4- y/o 2,6-toluilendiisocianato (TDI), difenilmetanodiisocianato, 3,3’-dimetil- difenildiisocianato, 1,2-difeniletanodiisocianato y/o fenilendiisocianato, tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta- y/u octametilendiisocianato, 2-metilpentametilen-diisocianato 1,5, 2-etil-butilen-diisocianato 1,4, pentametilen- diisocianato 1,5, butilen-diisocianato 1,4, 1-isocianato-3,3,5-trimetil-5-isocianatometil-ciclohexano (isoforon- diisocianato, IPDI), 1-isocianato-4-[(4-isocianatociclohexil) metiljciclohexano (H12MDI), éster de ácido 2,6- diisocianatohexanocarboxílico, 1,4- y/o 1,3-bis(isocianatometil) ciclohexano (HXDI), 1,4-ciclohexano-diisocianato, 1- metil-2,4- y/o -2,6-ciclohexano-diisocianato y/o 4,4’-, 2,4’- y 2,2’-diciclohexilmetano-diisocianato, preferiblemente 2,2’-, 2,4’- y/o 4,4’-difenilmetandiisocianato (MDI), 1,5-naftilendiisocianato (NDI), 2,4- y/o 2,6-toluilendiisocianato (TDI), hexametilendiisocianato, 1-isocianato-4-[(4-isocianatociclohexil)metil]ciclohexano, y/o IPDI.
En particular son isocianatos preferidos los isocianatos alifáticos, por ejemplo hexametilendiisocianato y H12MDI de acuerdo con la invención.
b) como compuestos (b) reactivos frente a los isocianatos pueden usarse en general los compuestos conocidos reactivos frente a los isocianatos, por ejemplo poliesteroles, polieteroles y/o policarbonatodioles, que son agrupados comúnmente también bajo el concepto "polioles", con promedio aritmético de peso molecular (Mn) entre 500 g/mol y 8000 g/mol, preferiblemente 600 g/mol a 6000 g/mol, en particular 800 g/mol a menos de 3000 g/mol, y preferiblemente un promedio de funcionalidad respecto a isocianatos de 1,8 a 2,3, preferiblemente 1,9 a 2,2, en particular 2.
Preferiblemente se usan polieterpolioles, por ejemplo aquellos a base de sustancias iniciadoras conocidas en general y óxidos de alquileno corrientes, por ejemplo óxido de etileno, óxido de propileno y/u óxido de butileno, preferiblemente polieteroles a base de óxido de 1, 2 propileno y óxido de etileno y en particular polioxitetrametilenglicoles. Además, pueden usarse como polieteroles los denominados polieteroles insaturados pequeños. En el marco de esta invención se entiende por polioles insaturados pequeños, en particular polieteralcoholes con un contenido de compuestos insaturados inferior a 0,02 meq/g, preferiblemente inferior a 0,01 meq/g. Tales polieteralcoholes son preparados usualmente mediante adición de óxidos de alquileno, en particular óxido de etileno, óxido de propileno y mezclas de ellos, sobre los dioles o trioles descritos anteriormente, en presencia de catalizadores altamente reactivos.
Tales catalizadores altamente activos son por ejemplo hidróxido de cesio y catalizadores de cianuro de varios metales, también denominados como catalizadores DMC. Un catalizador DMC frecuentemente usado es el hexacianocobaltato de zinc. Después de la reacción, el catalizador de DMC puede ser dejado en el polieteralcohol, comúnmente es eliminado, por ejemplo mediante sedimentación o filtración.
En lugar de un poliol pueden usarse también mezclas de diferentes polioles. El poliuretano termoplástico de acuerdo con la invención se basa en politetrahidrofurano con promedio aritmético de peso molecular (Mn) entre 600 g/mol y 2000 g/mol, preferiblemente 800 g/mol y 1400 g/mol, en particular preferiblemente 950 g/mol y 1050 g/mol como componente (b).
c) como agentes C de alargamiento de cadena pueden usarse compuestos alifáticos, aralifáticos, aromáticos y/o cicloalifáticos conocidos en general, con un promedio aritmético de peso molecular de 50 g/mol a 499 g/mol, preferiblemente compuestos bifuncionales, por ejemplo alcanodioles con 2 a 10 átomos de C en el radical alquileno, preferiblemente 1,4 butanodiol, 1,6 hexanodiol y/o di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta-, octa-, nona- y/o decaalquilenglicoles con 3 a 8 átomos de carbono, preferiblemente alcanodioles no ramificados. En el sentido de la invención, los agentes de alargamiento de cadena son propano-1,3-diol y/o butano-1,4-diol y en particular 1,4-
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butanodiol.
d) Son catalizadores D adecuados que aceleran en particular la reacción entre los grupos NCO de los diisocianatos A y el componente B, las aminas terciarias corrientes y conocidas de acuerdo con el estado de la técnica, como por ejemplo trietilamina, dimetilciclohexilamina, N-metilmorfolina, N,N’-dimetil-piperazina, 2-(dimetilaminoetoxi)-etanol, diazabiciclo-(2,2,2)-octano y similares así como en particular compuestos metálicos orgánicos como ésteres de ácido titánico, compuestos de hierro, preferiblemente acetilacetonato de hierro (III), compuestos de estaño, preferiblemente diacetato de estaño, dioctoato de estaño, dilaurato de estaño o en otra forma de realización preferida, las sales de dialquilestaño de ácidos carboxílicos alifáticos, más preferiblemente dibutilestañodiacetato, dibutilestañodilaurato o similares. Los catalizadores son usados comúnmente en cantidades de 0,00001 a 0,1 partes en peso por 100 partes en peso de compuesto (b) de polihidroxilo.
e) aparte de los catalizadores D, a los componentes A a C constituyentes pueden añadirse también agentes E auxiliares. Se mencionan por ejemplo propelentes, sustancias con actividad superficial, agentes ignífugos, agentes formadores de núcleo, agentes lubricantes y desmoldantes, colorantes y pigmentos, estabilizantes, por ejemplo contra la hidrólisis, luz, calor o decoloración, materiales de relleno orgánicos y/o inorgánicos, agentes de refuerzo, plastificantes y desactivadores de metales. Como agentes protectores contra la hidrólisis se usan preferiblemente carbodiimidas alifáticas o aromáticas oligoméricas y/o poliméricas.
En una forma de realización preferida, se usan tales agentes auxiliares solo en una cantidad de preferiblemente máximo 1 % en peso, en particular de máximo 0,1 % en peso, referido al peso total del poliuretano termoplástico, incluyendo los aditivos. En una forma de realización particularmente preferida, no se usa ninguno de estos agentes auxiliares.
En particular son preferidos los TPU a base de MDI hidrogenado y al menos un polieterol con una fracción máxima de 25 % en peso, preferiblemente máximo 10 % en peso de compuestos aromáticos y sistemas de electrones n conjugados, referida al poliuretano termoplástico, incluyendo aditivos dado el caso presentes, en particular TPU con exclusión de compuestos aromáticos.
Se entiende por exclusión de compuestos aromáticos, que en el intervalo de longitud de onda de luz de 0,25 gm a 0,35 gm, un cuerpo de muestra de una placa de moldeo por inyección de 2 mm de espesor, exhibe una transmisión mayor a 30%, más preferiblemente mayor a 50% y en particular preferiblemente mayor a 70%.
La preparación de los TPU puede ocurrir de acuerdo con el procedimiento conocido en forma discontinua o continua, por ejemplo con extrusores de reacción o con el procedimiento de banda de acuerdo con el procedimiento de un disparo o de prepolímero, preferiblemente de acuerdo con el procedimiento de un disparo. En este procedimiento pueden mezclarse los componentes A, B y dado el caso C, D y/o E que entran en reacción, sucesiva o simultáneamente, en lo cual la reacción inicia de inmediato. En el procedimiento de extrusor se introducen en este los componentes constituyentes A, B así como dado el caso C, D y/o E individualmente o como mezcla, se llevan a reacción preferiblemente a temperaturas de 100 C a 280 °C, más preferiblemente a 140 °C a 250 °C, el poliuretano termoplástico obtenido es extrudido, enfriado y granulado.
Para la optimización de los TPU pueden variarse el componente B de poliol y agente C de alargamiento de cadena. En una forma de realización preferida, se ajusta la relación de peso de poliol B a los agentes C de alargamiento de cadena que van a ser usados, de 20 a 2, en particular de 8 a 3.
En una forma preferida de realización, la reacción del isocianato A con los componentes reactivos con el isocianato ocurre para un índice entre 950 y 1050, en particular preferiblemente entre 970 y 1010, en particular entre 980 y 1000. Para ello, el índice está definido como la relación de la totalidad de los grupos isocianato del componente A usados en la reacción, a los grupos reactivos con isocianato, por consiguiente en particular los grupos B y C. Para un índice de 1000, para un grupo isocianato del componente A hay un átomo de hidrógeno activo. Para índices mayores a 1000 están presentes más grupos isocianato que grupos OH.
Los TPU que conducen la luz de acuerdo con la invención pueden ser extraídos directamente para la fabricación de cuerdas, mangueras o fibras, que son usadas para la conducción de la luz. En una forma preferida de realización, los TPU de acuerdo con la invención son usados en conductores de combinación, que como conductores ópticos exhiben los TPU de acuerdo con la invención, que para el mejoramiento de la reflexión total en conductores ópticos preferiblemente están provistos con otra capa (capa de revestimiento). En otra forma preferida de realización, la capa de revestimiento puede estar envuelta con una capa exterior para la protección contra tensiones mecánicas.
La capa de revestimiento es una capa adicional sobre un conductor de luz de poliuretano termoplástico en el caso bajo consideración, que se diferencia del conductor de luz, en el índice de refracción. Sin la capa de revestimiento, la diferencia de índice de refracción del conductor de luz al aire determinaría la reflexión en la interfaz del conductor de luz, con la capa de revestimiento la relación del índice de refracción del conductor de luz a la capa de
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revestimiento determina el correspondiente comportamiento de reflexión. La diferencia en el índice de refracción entre el conductor de luz y la capa de revestimiento es importante en particular cuando se curva el conductor de luz, puesto que el ángulo al cual ocurre una reflexión de la luz en la interfaz depende de la diferencia en los índices de refracción. El núcleo de un conductor de luz tiene preferiblemente un índice de difracción mayor a 1,45, más preferiblemente mayor a 1,5. De este modo la luz se mantiene en el radio y no escapa tampoco por flexión del conductor de luz. Cuanto más alta es la diferencia en el índice de refracción entre el conductor de luz y la capa de revestimiento, tanto más estrechamente pueden curvarse los conductores de luz. Preferiblemente la diferencia de los índices de refracción entre conductores de luz y capa de revestimiento es mayor a 0,1, más preferiblemente mayor a 0,15, y en particular preferiblemente mayor a 0,2.
En otra forma de realización, el TPU de acuerdo con la invención puede ser usado en un conductor de combinación, el cual comprende un conductor eléctrico central, por ejemplo un alambre de cobre, el cual está envuelto por una capa anular de TPU que conduce la luz, de acuerdo con la invención, en el que el anillo de TPU por su lado está envuelto con una capa de revestimiento. En otra forma preferida de realización, la capa de revestimiento está envuelta con un recubrimiento para la protección frente a las tensiones mecánicas. Tales superestructuras son adecuadas preferiblemente para la transferencia de señales en automóviles.
En particular, los materiales de acuerdo con la invención pueden encontrar aplicación en la construcción de automóviles, como conductores de luz, donde existen rutas de transferencia de 3 a 5 m. también en instalaciones de suministro de energía con partes fuertemente móviles es imaginable una aplicación, en particular para longitudes de transferencia de 3 a 5 m. Los TPU conductores de la luz, flexibles, trasparentes pueden al respecto ser utilizados para envolver cables flexibles de energía. En el caso de aplicaciones en automóviles es imaginable tanto una detección preventiva de daños en conducciones de seguridad (cables ABS, mangueras de frenado), como también una rápida transferencia de datos independiente de fluctuaciones de voltaje para propósitos de control y medición. Otra aplicación es por ejemplo la iluminación flexible posterior de instrumentos.
Como capa de revestimiento son adecuados preferiblemente polímeros de flúor, elastómeros que tienen flúor y los copolímeros de poliuretanosiloxano conocidos a partir del documento US-A-4836646.
Ejemplos
1. Componentes
En los siguientes ejemplos se usan los siguientes componentes:
Tabla 1
Nombre comercial
Denominación Composición química
PTHF
B1 Politetrahidrofurano, promedio aritmético de peso molecular 1000 g/mol
B14
KV1 1,4-butandiol
4,4'-MDI
A1 Difenilmetandiisocianato
Antioxidanz
E1 Irganox 1125, (Antioxidante fenólico)
Estabilizante contra la hidrólisis
E2 Carbodiimida polimérica como estabilizante contra la hidrólisis
Polyesterdiol 1
B2 Hexanodiol-butanodiol-adipato, promedio aritmético de peso molecular 2000 g/mol
H12MDI
A2 Difenilmetandiisocianato perhidrogenado
SDO
D1 Dioctoato de estaño como catalizador
TBOT
D2 Catalizador de titanio
Polyesterdiol 2
B3 Butanodiol-adipato, promedio aritmético de peso molecular 1000 g/mol
2. Métodos de determinación
A partir del poliuretano termoplásticos se extruyeron como conductores de luz cuerdas con un diámetro de 2 mm.
Para la determinación de la permeabilidad a la luz se unieron las cuerdas en el extremo de acoplamiento, es decir allí donde la luz fue irradiada en los conductores de luz, mediante un casquillo de unión con un LED (diodo de
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emisión de luz) del tipo "Superhell weiB" (diámetro 5 mm) o con un diodo láser (LD). Al respecto, se acondiciona la posición de unión, de modo que el diodo de láser se encuentra perpendicular a la superficie cortada de modo perpendicular al eje del conductor de luz. El extremo del conductor de luz está cortado así mismo perpendicular al eje del conductor de luz. De este modo, se acopló la señal de luz del LED o del LD en la pieza de prueba, es decir conductor de luz, es decir se irradió. A esta, es decir irradiación directa de la señal de luz del LED o LD se midió con un espectrómetro en miniatura getSpec 2048 en el intervalo entre 380 nm y 780 nm con la siguiente potencia de luz o fuerza de iluminación:
LED (blanco): potencia de luz = 47 pW
Fuerza de iluminación = 1000 Lux
LD (rojo): potencia de luz = 450 pW
Fuerza de iluminación = 3450 Lux
En el extremo de la pieza de modelo que estaba bajo estudio, es decir el conductor de luz de poliuretano termoplástico con un diámetro de 2mm, se encontraba un receptor óptico, el cual estaba conectado mediante un conductor comercial de ondas de luz (diámetro 200 mm/colocado en el centro en la envoltura de receptor óptico) con el espectrómetro getSpec 2048. Los conductores de luz medidos tenían una longitud de hasta 8 m.
La opacidad total fue determinada como sigue:
Con una trampa de luz como base, se mide una vez el color de la muestra que va a ser medida y se mide una vez con un azulejo blanco como base en reflexión con exclusión de brillo, con un aparato de medición de color. Los valores de claridad (valor L de acuerdo con DIN 6174) son colocados en la relación e indicados como opacidad en %.
Se usa un aparato de medición de color "UltraScan" de la compañía HunterLab, o un aparato equivalente. Las muestras son preparadas de acuerdo con el documento AA E-10-132-002. El aparato de medición de color es estandarizado al alcanzar la temperatura de operación, en general 30 minutos, y se opera bajo los siguientes parámetros:
Modo: RSEX (reflexión especular excluida), reflexión sin brillo, con apertura de la trampa de brillo Vista de área: grande Tamaño de puerto: 25,4 Filtro UV: fuera
El cálculo de la opacidad total ocurre de acuerdo con la siguiente fórmula:
Opacidad = (valor L negro/valor L blanco) x 100 %
De acuerdo con ello, un valor de opacidad de 0 % significa transparencia total de la muestra y un valor de 100 % significa una total falta de transparencia.
El índice de refracción fue determinado con un refractómetro por medio de luz de un espectro de luz día.
3. Instrucción general de procedimiento para la preparación de los TPU
Las cuerdas de prueba fueron realizadas mediante extrusión con diámetros de aproximadamente 2 mm, bajo las siguientes condiciones:
Tabla 2
Extrusor:
extrusor de doble tornillo que gira en el mismo sentido, APV MP19
Perfil de temperatura:
HZ1 (entrada) 175 °C a 185 °C
HZ2 180 °C a 190 °C
HZ3185 °C a 195 °C
HZ4185 °C a 195 °C
HZ5 (boquilla) 180 °C a 190 °C
Número de revoluciones del tornillo:
100 U/min
Presión:
aproximadamente 10 a 30 bar
Enfriamiento de la cuerda:
baño de agua
4. Ejemplos especiales
Usando los componentes de partida identificados anteriormente, se prepararon los siguientes TPU de acuerdo con el procedimiento indicado (datos en g, cuando no se indica de otro modo).
5 Tabla 3
TPU
B1 B2 B3 A1 A2 KV1 E1 E2 D1 D2
TPU1
1000 650 144 18 2 ppm
TPU2
1000 500 88 8 1 ppm
TPU3
1000 977,1 289,25 8 200 ppm
TPU4
1000 1181 319,73 25 ppm
Todos los datos en la tabla, que no tienen ninguna unidad, están indicados en gramos [g]. TPU1, TPU2 y TPU3 son ejemplos de referencia. Medición de las posibles longitudes de transferencia De acuerdo con el procedimiento indicado arriba se transfirió luz mediante una cuerda modelo de un LED y un LD en el intervalo visible del espectro.
10 Al respecto, se detectó o determinó la máxima longitud de transferencia, en la cual es posible aún una transferencia de impulso adecuada para la aplicación.
Tabla 4
TPU
RU (LED) RU (LD)
TPU1
1,5 2,6
TPU2
1,4 2,5
TPU3
2,9 4,0
TPU4
4,0 6,0
RU: longitud relativa de transferencia [m], en la cual es posible aún una transferencia de impulso adecuada para la aplicación.
Se usaron las siguientes fuentes de luz:
15 LED (blanco) potencia de luz de 47 gW, fuerza de iluminación 1000 Lux
Diodo de láser LD (rojo) potencia de luz de 450 gW, fuerza de iluminación 3450 Lux

Claims (9)

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    REIVINDICACIONES
    1. Conductor de luz a base de un poliuretano termoplástico conductor de la luz, obtenible a partir de
    A) un diisocianato
    B) un poliol
    C) un agente de alargamiento de cadena reactivo con isocianato, caracterizado porque en el poliuretano termoplástico
    a) el contenido de compuestos aromáticos y sistemas de electrones n conjugados es de máximo 40 % en peso, referido al poliuretano termoplástico, incluyendo aditivos dado el caso presentes
    b) el índice de refracción del poliuretano termoplástico es por lo menos 1,50 y
    c) la opacidad total es inferior a 10 %,
    en la que el diisocianato A) es 1- isocianato-4-[(4-isocianatociclohexil)-metil]-ciclohexano, el poliol es un politetrahidrofurano con un promedio aritmético de peso molecular de 600 g/mol a 2000 g/mol y el agente de alargamiento de cadena es 1,3-propano-diol y/o 1,4-butano-diol.
  2. 2. Conductor de luz de acuerdo con la reivindicación 1 en el que el conductor de luz es una cuerda, una manguera o una fibra.
  3. 3. Conductor de luz de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el conductor de luz está rodeado por una capa de revestimiento.
  4. 4. Conductor de luz de acuerdo con la reivindicación precedente, caracterizado porque el conductor de luz con la capa de revestimiento está rodeado además con una capa externa, para la protección frente a las tensiones mecánicas.
  5. 5. Conductor de luz de acuerdo con las reivindicaciones 3 o 4, caracterizado porque la capa de revestimiento consiste en fluoropolímero o elastómero que tiene flúor.
  6. 6. Conductor de luz de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el agente C de alargamiento de cadena es 1,4-butanodiol.
  7. 7. Uso del poliuretano termoplástico conductor de la luz, obtenible a partir de
    A) un diisocianato
    B) un poliol
    C) un agente de alargamiento de cadena reactivo con isocianato, caracterizado porque en el poliuretano termoplástico
    a) el contenido de compuestos aromáticos y sistemas de electrones n conjugados es de máximo 40 % en peso, referido al poliuretano termoplástico, incluyendo aditivos dado el caso presentes
    b) el índice de refracción del poliuretano termoplástico es por lo menos 1,50 y
    c) la opacidad total es inferior a 10 %,
    en la que el diisocianato A) es 1- isocianato-4-[(4-isocianatociclohexil)-metil]-ciclohexano, el poliol es un politetrahidrofurano con un promedio aritmético de peso molecular de 600 g/mol a 2000 g/mol y el agente de alargamiento de cadena es 1,3-propano-diol y/o 1,4-butano-diol, como elemento conductor de la luz en conductores de luz.
  8. 8. Procedimiento para la fabricación de conductores de luz a base de termoplásticos poliuretanos conductores de luz, caracterizado porque se llevan a reacción al menos un diisocianato A) orgánico, al menos un poliol B terminado en hidroxilo, preferiblemente lineal y al menos un agente C) de alargamiento de cadena de cadena corta a base de un diol, caracterizado porque
    - la relación equivalente de grupos NCO a la suma de los grupos reactivos frente a isocianato es de 0,9:1,0 a 1,2 :1,0, preferiblemente 0,95:1,0 a 1,10:1,0
    - no se incorporan centros de difracción
    - no se incorporan o esencialmente no se incorporan aditivos que absorben radiación UV y/o VIS.
    en los que el diisocianato A) es 1-isocianato-4-[(4-isocianatociclohexil)-metil]-ciclohexano, el poliol es un politetrahidrofurano con un promedio aritmético de peso molecular de 600 g/mol a 2000 g/mol y el agente entre 5 alargamiento de cadena es propano-1,3,-diol y/o butano-1,4-diol.
  9. 9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque para la fabricación del poliuretano no se usan sustancias auxiliares.
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