Material compuesto y procedimiento para la preparación del mismo.

Material compuesto que comprende

una pieza de caucho vulcanizado formada mediante una vulcanización de un caucho no vulcanizado que no es de la serie de silicone, y

una pieza de resina que comprende una resina termoplástica y este directamente unida a la pieza de caucho,

mediante lo cual dicho material compuesto comprende una combinación de una pieza de caucho vulcanizado con un agente de generación de radicales y una pieza de resina que comprende una resina termoplastica que tiene al menos 2 atomos, en promedio, seleccionados de un atomo de hidrogeno y un atomo de azufre por molecula, y cada atomo tiene un coeficiente de energia de interacción de orbitales S de no menos de 0,006,

en el que el coeficiente de energia de interacción de orbitales S este representado por la siguiente formula

(1):

S [eVi] ≥ (CHOM0A2 IEC EHOMO,n1 (CLUMO,n)2 Ec ELUMO,n1 (1)

en la que cada uno de Ec, CHomo, EHomo,n, CLumo,n, y ELumo,n representa un valor calculado mediante un metodo de orbitales moleculares semiempirico MOPACPM3, representando Ec una energia de orbital (eV) de un radical del agente de generación de radicales, representando CHomo,n un coeficiente de orbital molecular del orbital molecular ocupado mas alto (HOMO) de un atomo de hidrógeno o azufre de orden n que constituye una unidad constitutiva de la resina termoplastica, representando EHomo,n una energia de orbital (eV) del HOMO, representando Clumo,n un coeficiente de orbital molecular del orbital molecular ocupado mas bajo (LUMO) del atomo de hidrógeno o azufre de orden n que constituye la unidad constitutiva de la resina termoplastica, y representando ELumo,n una energia de orbital (eV) del LUMO; mediante lo cual dicha unidad constitutive significa una estructura molecular de modelado que comprende un extremo terminal de polimero y de 1 a 3 unidades de repeticion

siempre que dicha combinacion excluya las siguientes combinaciones (1) a (3);

(1) una combinación de una resina de la serie de poliamida alifatica que tiene un grupo amino y un caucho no vulcanizado que tiene un grupo carboxilo o un grupo anhidrido de acido, (2) una combinacion de una resina de la serie de poliamida alifatica y un caucho no vulcanized° que comprende un compuesto de silano, y

(3) una combinaci6n de una resina que contiene grupo epoxi y un caucho no vulcanizado que tiene un grupo carboxilo o un grupo anhidrido de acido; y

en la que dicha combinacion es cualquiera de las siguientes combinaciones:

(a) una combinación de una resina de la serie de poliamida en la que la razon (raz6n molar) de grupos amino terminales/grupos carboxilo terminales es de 50/50 a 100/0, y un caucho no vulcanizado que comprende un peroxido organico y un agente de activacion de la vulcanizacion polifuncional, en la que el agente de activacion de la vulcanizacion polifuncional comprende al menos un miembro seleccionado del grupo que consiste en un (iso)cianurato de trialilo, un (met)acrilato tri o polifuncional y un compuesto de maleimida aromático;

(b) una combinacion de una resina de la serie de poliamida en la que la razon (raz6n molar) de grupos amino terminales/grupos carboxilo terminales es de 50/50 a 100/0, y un caucho no vulcanizado que comprende un peroxido organico y un agente de activacion de la vulcanizacion polifuncional, en el que el caucho comprende un caucho de etileno-propileno-dieno y un caucho de polioctenileno, y el agente de activación de vulcanizacion polifuncional comprende un compuesto organico que tiene al menos dos enlaces insaturados polimerizables por molecula.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E09015803.

Solicitante: Daicel-Evonik Ltd.

Inventor/es: IKUTA,TORU, MUTSUDA,MITSUTERU, KOMADA,HAJIME.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PRODUCTOS ESTRATIFICADOS > PRODUCTOS ESTRATIFICADOS, es decir, HECHOS DE VARIAS... > Productos estratificados caracterizados por la heterogeneidad... > B32B5/08 (las fibras o filamentos de una capa están dispuestos de una cierta manera o hechos de sustancias diferentes)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PRODUCTOS ESTRATIFICADOS > PRODUCTOS ESTRATIFICADOS, es decir, HECHOS DE VARIAS... > Productos estratificados compuestos esencialmente... > B32B25/08 (de resina sintética)

PDF original: ES-2519715_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Material compuesto y procedimiento para la preparación del mismo Campo técnico

La presente invención se refiere a un material compuesto (o una pieza de material compuesto) de una resina termoplástica unida a un caucho de manera solidaria que es útil para una pieza mecánica o un elemento de máquina, una pieza de automóvil, etcétera, y se refiere a un procedimiento para producir el mismo.

Antecedentes de la técnica

Se conoce un método de adhesión para adherir un artículo moldeado de resina a un artículo moldeado de caucho mediante un adhesivo como un procedimiento de unión de manera solidaria de un elemento moldeado de resina a un elemento moldeado de caucho. Sin embargo, el procedimiento que usa los adhesivos no sólo complica el procedimiento al producir un control problemático del procedimiento que resulta costoso sino que además no proporciona necesariamente una fuerza adhesiva suficiente.

Mientras tanto, se ha propuesto un material compuesto de una resina directamente unida a un caucho. Por ejemplo, la solicitud de patente japonesa abierta a consulta por el público n.° 25682/1975 (documento JP-50-25682A) da a conocer un procedimiento para producir un material compuesto de caucho-plástico, que comprende frotar un componente de plástico termoplástico (por ejemplo, un poliformaldehído y un polímero olefínico) y un componente de caucho vulcanizado (por ejemplo, polibutadleno, nitrilo) compatible con el componente de plástico termoplástico poniendo en contacto entre sí para fundir o fusionar la superficie del plástico, y solidificar la superficie fundida de la resina poniendo en contacto del componente de resina termoplástica y el componente de caucho vulcanizado. Sin embargo, en el procedimiento, puesto que está restringida la configuración de la posición o el sitio de unión en el material compuesto, es difícil producir un material compuesto de un artículo moldeado de resina termoplástica y un artículo moldeado de caucho, que tengan cada uno una configuración complicada en un sitio de unión, y aumentar la productividad del material compuesto.

En cuanto a un material compuesto de poli(éter de fenileno)-caucho, la solicitud de patente japonesa abierta a consulta por el público n.° 204260/1986 (documento JP-61-204260A) da a conocer un procedimiento para producir un material compuesto, que comprende calentar una resina de la serie de poli(éter de fenileno) que puede tener un polímero estirénico y/o un aditivo junto con un caucho sintético que comprende SBR, BR, IR, MR o similar en presencia del sistema de vulcanización. La bibliografía también da a conocer que un caucho que contiene dobles enlaces vulcanizable mediante azufre es adecuado como componente de caucho, y que un compuesto que contiene azufre se usa como agente de activación de la vulcanización. Además, un ejemplo comparativo (tabla 2) de la bibliografía da a conocer un ejemplo que usa una composición de caucho que comprende E-SBR o BR como componente de caucho y un agente de vulcanización que contiene peróxido o un agente de vulcanización que contiene azufre.

Con respecto a un material compuesto de resina ABS-caucho, la solicitud de patente japonesa abierta a consulta por el público n.° 301973/1993 (documento JP-5-301973A) da a conocer un procedimiento para producir un material compuesto, que comprende laminar una pieza moldeada de resina ABS y una hoja de caucho sin vulcanizar compuesta por un componente de caucho que tiene una tensión superficial crítica de 37 a 39 mN/m, y posteriormente calentar la hoja laminada para adherirla de manera solidaria. La solicitud de patente japonesa abierta a consulta por el público n.° 124803/1997 (documento JP-9-124803A) da a conocer un procedimiento para producir una pieza de material compuesto, que comprende calentar una resina termoplástica que contiene acrilonitrilo (por ejemplo, resina AS, resina ABS) con un caucho que contiene acrilonitrilo poniéndolos en contacto íntimo entre sí. Sin embargo, estos procedimientos restringen notablemente las especies de resinas y cauchos para la combinación porque la adhesión depende de la compatibilidad entre la resina termoplástica y el caucho, y por tanto las aplicaciones prácticas se limitan mucho.

Haciendo referencia a un material compuesto de poliamida-caucho, la solicitud de patente japonesa abierta a consulta por el público n.° 150439/1990 (documento JP-2-150439A), la solicitud de patente japonesa abierta a consulta por el público n.° 133631/1991 (documento JP-3-133631 A) y la solicitud de patente japonesa abierta a consulta por el público n.° 138114/1991 (documento JP-3-138114A) dan a conocer un procedimiento para producir un material compuesto de poliamida-caucho, que comprende vulcanizar o reticular un componente de caucho poniendo en contacto una resina de la serie de poliamida en presencia del agente de vulcanización, en el que el componente de caucho comprende un caucho que contiene un grupo carboxilo o un grupo anhídrido de ácido, un peróxido, un agente de activación de la vulcanización (por ejemplo, dimetacrilato de etilenglicol, isocianurato de trialilo) y un compuesto de alcoxisilano. En estos documentos, se usa una resina de la serie de poliamida que contiene un mayor número de grupos amino terminal que grupos carboxilo terminal como resina de la serie de poliamida alifática. Puesto que estos procedimientos utilizan una reacción entre un grupo amino y un grupo carboxilo o un grupo anhídrido de ácido, la combinación de especies de resinas y cauchos está restringida notablemente, y por tanto es difícil obtener un material compuesto de resina/caucho en una amplia combinación de la resina y el caucho.

La solicitud de patente japonesa abierta a consulta por el público n.° 11013/1995 (documento JP-7-11013A) da a conocer un procedimiento para producir una pieza de material compuesto de un caucho vulcanizado unido firmemente a una poliamida, que comprende vulcanizar o reticular un compuesto de caucho que se compone de un agente de vulcanización que contiene peróxido y un compuesto de silano poniendo en contacto un artículo moldeado de poliamida. La bibliografía da a conocer que el compuesto de caucho puede contener, si es necesario, un agente de activación de la vulcanización, y también da a conocer que, en un ejemplo comparativo (tabla 2), aunque se vulcanizó un caucho de EPDM que comprende un peróxido (Perkadox 14/40) y dimetacrilato de butanodiol (BDMA) en contacto con una resina de la serie de poliamida, no se efectuó una unión entre la resina y el caucho. Por tanto, la pieza de material compuesto se produce difícilmente sin un compuesto de silano caro.

La solicitud de patente japonesa abierta a consulta por el público n.° 156188/1996 (documento JP-8-156188A) da a conocer un procedimiento para producir una pieza de material compuesto, que comprende vulcanizar o reticular una pieza de caucho que contiene un grupo carboxilo o un grupo anhídrido de ácido poniendo en contacto estrechamente una pieza de resina que contiene grupo epoxi. Sin embargo, puesto que este procedimiento también usa una reacción entre el grupo epoxi y el grupo carboxilo, una especie combinada de la resina y el caucho está notablemente limitada, y es difícil obtener materiales compuestos ampliamente.

Con respecto a un procedimiento para producir un material compuesto de poliéster-caucho que comprende un poliéster termoplástico como componente duro y un caucho vulcanizado como componente blando, la solicitud de patente japonesa abierta a consulta por el público n.° 304880/1995 (documento JP-7-304880A) da a conocer un uso de un componente de caucho que comprende un caucho, un agente de vulcanización de peróxido, una maleimida di o polifuncional, y, si es necesario, un agente de activación de la vulcanización, y la solicitud de patente... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

Material compuesto que comprende

una pieza de caucho vulcanizado formada mediante una vulcanización de un caucho no vulcanizado que no es de la serie de silicona, y

una pieza de resina que comprende una resina termoplástica y está directamente unida a la pieza de caucho,

mediante lo cual dicho material compuesto comprende una combinación de una pieza de caucho vulcanizado con un agente de generación de radicales y una pieza de resina que comprende una resina termoplástica que tiene al menos 2 átomos, en promedio, seleccionados de un átomo de hidrógeno y un átomo de azufre por molécula, y cada átomo tiene un coeficiente de energía de interacción de orbitales S de no menos de 0,006,

en el que el coeficiente de energía de interacción de orbitales S está representado por la siguiente fórmula

(1):

S [eV 1] = (CtHOMO.n)2 / |Ec - EHOMO.nl + (C|_UMO.n)2 / | Ec - Ei_UMO.nl (1)

en la que cada uno de Ec, Chomo, Ehomo.r, Ci_uMo,n, y EujMo.n representa un valor calculado mediante un método de orbitales moleculares semiempírico MOPACPM3, representando Ec una energía de orbital (eV) de un radical del agente de generación de radicales, representando Chomo,n un coeficiente de orbital molecular del orbital molecular ocupado más alto (HOMO) de un átomo de hidrógeno o azufre de orden n que constituye una unidad constitutiva de la resina termoplástica, representando EHoMo.n una energía de orbital (eV) del HOMO, representando CLuMO,n un coeficiente de orbital molecular del orbital molecular ocupado más bajo (LUMO) del átomo de hidrógeno o azufre de orden n que constituye la unidad constitutiva de la resina termoplástica, y representando ELuMo,n una energía de orbital (eV) del LUMO;

mediante lo cual dicha unidad constitutiva significa una estructura molecular de modelado que comprende un extremo terminal de polímero y de 1 a 3 unidades de repetición

siempre que dicha combinación excluya las siguientes combinaciones (1) a (3);

(1) una combinación de una resina de la serie de poliamida alifática que tiene un grupo amino y un caucho no vulcanizado que tiene un grupo carboxilo o un grupo anhídrido de ácido,

(2) una combinación de una resina de la serie de poliamida alifática y un caucho no vulcanizado que comprende un compuesto de silano, y

(3) una combinación de una resina que contiene grupo epoxi y un caucho no vulcanizado que tiene un grupo carboxilo o un grupo anhídrido de ácido; y

en la que dicha combinación es cualquiera de las siguientes combinaciones:

(a) una combinación de una resina de la serie de poliamida en la que la razón (razón molar) de grupos amino terminales/grupos carboxilo terminales es de 50/50 a 100/0, y un caucho no vulcanizado que comprende un peróxido orgánico y un agente de activación de la vulcanización polifuncional,

en la que el agente de activación de la vulcanización polifuncional comprende al menos un miembro seleccionado del grupo que consiste en un (iso)cianurato de trialilo, un (met)acrilato tri o polifuncional y un compuesto de maleimida aromático;

(b) una combinación de una resina de la serie de poliamida en la que la razón (razón molar) de grupos amino terminales/grupos carboxilo terminales es de 50/50 a 100/0, y un caucho no vulcanizado que comprende un peróxido orgánico y un agente de activación de la vulcanización polifuncional,

en el que el caucho comprende un caucho de etileno-propileno-dieno y un caucho de polioctenileno, y

el agente de activación de vulcanización polifuncional comprende un compuesto orgánico que tiene al menos dos enlaces insaturados polimerizables por molécula.

Material compuesto según la reivindicación 1, en el que el caucho comprende al menos un miembro seleccionado del grupo que consiste en un caucho de la serie de dieno, un caucho olefínico, un caucho acrílico, un caucho que contiene flúor y un caucho de la serie de uretano.

Material compuesto según la reivindicación 1, en el que la cantidad del agente de generación de radicales es de 1 a 10 partes en peso con respecto a 100 partes en peso del caucho no vulcanizado.

4.

6.

7.

8.

9.

11.

12.

13.

14.

Material compuesto según la reivindicación 1, en el que al menos un componente seleccionado del caucho no vulcanizado y la resina termoplástica comprende un agente de activación de la vulcanización.

Material compuesto según la reivindicación 4, en el que el agente de activación de la vulcanización comprende un compuesto orgánico que tiene al menos dos enlaces insaturados polimerizables por molécula.

Material compuesto según la reivindicación 4, en el que la cantidad del agente de activación de la vulcanización es de 0,1 a 10 partes en peso en con respecto a 100 partes en peso de al menos un componente seleccionado del caucho no vulcanizado y la resina termoplástica.

Material compuesto según la reivindicación 1, en el que la resina termoplástica comprende un agente auxiliar de vulcanización que comprende un compuesto que tiene al menos 2 átomos de hidrógeno en promedio por molécula, y dichos átomos de hidrógeno tienen cada uno un coeficiente de energía de interacción de orbitales S según la reivindicación 1 de no menos de 0,006.

Material compuesto según la reivindicación 7, en el que la cantidad del agente auxiliar de vulcanización es de 0,1 a 30 partes en peso con respecto a 100 partes en peso de la resina termoplástica.

Procedimiento para producir un material compuesto de una pieza de resina unida a una pieza de caucho que comprende un caucho vulcanizado usando una combinación de una resina termoplástica según la reivindicación 1 con un caucho no vulcanizado que comprende un agente de generación de radicales, que comprende moldear un elemento de moldeo de resina y un elemento de moldeo de caucho poniendo en contacto dichos elementos entre sí, y vulcanizar o reticular el elemento de moldeo de caucho,

en el que dicho elemento de moldeo de resina es cualquiera de una composición de resina y una pieza de resina, comprendiendo cada uno la resina termoplástica, y

siendo dicho elemento de moldeo de caucho cualquiera de una composición de caucho y un artículo premoldeado de caucho, comprendiendo cada uno al menos un caucho no vulcanizado y un agente de generación de radicales que es activo sobre una superficie que va a ponerse en contacto con dicho elemento de moldeo de resina.

Procedimiento según la reivindicación 9, en el que el agente de activación de la vulcanización se incorpora en al menos un componente seleccionado del caucho no vulcanizado y la resina termoplástica.

Procedimiento según la reivindicación 9, en el que la resina termoplástica comprende un agente auxiliar de vulcanización que tiene al menos 2 átomos de hidrógeno en promedio por molécula, teniendo dicho átomo de hidrógeno un coeficiente de energía de interacción de orbitales S según la reivindicación 1 de no menos de 0,006.

Procedimiento según la reivindicación 9, que comprende moldear con calor el elemento de moldeo de resina y el elemento de moldeo de caucho interponiendo un agente de activación de la vulcanización sobre la superficie de contacto entre el elemento de moldeo de resina y el elemento de moldeo de caucho para producir un material compuesto que comprende la pieza de resina y la pieza de caucho unida a la pieza de resina.

Procedimiento según la reivindicación 9, que comprende moldear con calor el elemento de moldeo de resina y el elemento de moldeo de caucho interponiendo un agente de recubrimiento sobre la superficie de contacto entre el elemento de moldeo de resina y el elemento de moldeo de caucho, en el que el agente de recubrimiento comprende un agente de activación de la vulcanización y un agente auxiliar de vulcanización que tiene al menos 2 átomos de hidrógeno en promedio por molécula, teniendo cada uno de dichos átomos de hidrógeno el coeficiente de energía de interacción de orbitales S según la reivindicación 1 de no menos de 0,006.

Procedimiento para producir un material compuesto que comprende una pieza de resina que comprende una resina termoplástica según la reivindicación 1 y una pieza de caucho vulcanizado unida a la pieza de resina, que comprende moldear con calor la pieza de resina y la pieza de caucho vulcanizado interponiendo un agente de activación de la vulcanización sobre la superficie de contacto entre la pieza de resina y la pieza de caucho vulcanizado.

Procedimiento para producir un material compuesto que comprende una pieza de resina que comprende una resina termoplástica según la reivindicación 1 y una pieza de caucho vulcanizado unida a la pieza de resina, que comprende moldear con calor la pieza de resina y la pieza de caucho vulcanizado interponiendo un agente de recubrimiento sobre la superficie de contacto entre la pieza de resina y la pieza de caucho vulcanizado,

en el que el agente de recubrimiento comprende un agente de activación de la vulcanización y un agente

auxiliar de vulcanización que tiene al menos 2 átomos de hidrógeno en promedio por molécula, teniendo cada uno de dichos átomos de hidrógeno un coeficiente de energía de interacción de orbitales S según la reivindicación 1 de no menos de 0,006.

16. Procedimiento para producir un material compuesto que comprende una pieza de resina que comprende 5 una resina termoplástica según la reivindicación 1 y una pieza de caucho que comprende un caucho

vulcanizado mediante el uso de una combinación de la resina termoplástica y una composición de caucho no vulcanizado que comprende un agente de generación de radicales, que comprende tratar una superficie de la pieza de resina con un disolvente que puede disolver o hinchar la pieza de resina, y poner en contacto la superficie tratada con la composición de caucho no vulcanizado.