BRPI0608644A2 - formulação de pasta de composto de moldagem de folha, composto de moldagem de folha de densidade baixa, artigo de manufatura, métodos de fabricar um artigo de manufatura e de fabricar um composto de moldagem de folha de densidade baixa, e, processo para preparar partes de construção e de veìculo compósitas moldadas - Google Patents

Abstract

FORMULAçãO DE PASTA DE COMPOSTO DE MOLDAGEM DE FOLHA, COMPOSTO DE MOLDAGEM DE FOLHA DE DENSIDADE BAIXA, ARTIGO DE MANUFATURA, METODOS DE FABRICAR UM ARTIGO DE MANUFATURA E DE FABRICAR UM COMPOSTO DE MOLDAGEM DE FOLHA DE DENSIDADE BAIXA, E, PROCESSO PARA PREPARAR PARTES DE CONSTRUçãO E DE VEìCULO COMIPóSITAS MOLDADAS A presente descrição refere-se geralmente às formulações de resina para compostos de moldagem de folha. Particularmente, mas não pormeio de limitação, a descrição refere-se aos compostos de moldagem de folha (SMC) termorrígidos de densidade baixa compreendendo uma argila inorgânica tratada, uma resina termorrígida, um agente de perfil baixo, um agente reforçador, uma carga de densidade baixa, e substancialmente a ausência de carbonato de cálcio. Os SMC termorrígidos são usados para preparar artigos termorrígidos estruturais e de exterior, e.g. painéis e partes de automóveis, etc. que possuem Qualidade de Superficie de Classe A.

Description

"FORMULAÇÃO DE PASTA DE COMPOSTO DE MOLDAGEM DEFOLHA, COMPOSTO DE MOLDAGEM DE FOLHA DE DENSIDADEBAIXA, ARTIGO DE MANUFATURA, MÉTODOS DE FABRICAR UMARTIGO DE MANUFATURA E DE FABRICAR UM COMPOSTO DEMOLDAGEM DE FOLHA DE DENSIDADE BAIXA, E, PROCESSOPARA PREPARAR PARTES DE CONSTRUÇÃO E DE VEÍCULOCOMPÓSITAS MOLDADAS"

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se em geral às formulações deresina para compostos de moldagem de folha. Particularmente, mas não pormeio de limitação, a invenção refere-se aos compostos de moldagem de folha(SMC) termorrígidos de densidade baixa compreendendo uma argilainorgânica, organicamente tratada, uma resina termorrígida, um agente deperfil baixo, um agente reforçador, uma carga de densidade baixa, esubstancialmente a ausência de carbonato de cálcio. O SMC termorrígido éusado para preparar artigos termorrígidos estruturais e de exterior, e.g. painéise partes automotivos, etc. que possuem Qualidade de Superfície de Classe A.

FUNDAMENTOS

A informação proporcionada abaixo não é admitida para ser aarte anterior à presente invenção, mas é proporcionada apenas para auxiliar aoentendimento do leitor.

A indústria de transporte faz uso extensivo de partescompósitas padrão formadas de composto de moldagem de folha (SMC).Composto de moldagem de folha compreendendo plásticos de poliésterinsaturado reforçados com fibra de vidro (FRP) são extensivamente usadosem aplicações de painel de corpo de exterior devido à sua resistência àcorrosão, tenacidade, e resistência ao dano. A indústria automotiva temrequerimentos muito estringentes para a aparência de superfície destes painéisde corpo. Esta superfície lisa desejável é geralmente referida a uma superfíciede "classe A". Qualidade de Superfície (SQ), conforme medida peloAnalisador de Imagem Refletida Óptica de Laser (LORIA), é determinada portrês medições - índice de Ashland (AI), Nitidez de Imagem (DOI), eAparência de Casca de Laranja (OP)5 SMC com SQ de Classe A é tipicamentedefinido como possuindo um AI < 80, um DOI > 70 (escala de 0-100) e umOP >7,0 (escala de 0-10).

Um artigo compósito moldado é um material sólido, moldadoque resulta quando dois ou mais materiais diferentes possuindo suas própriascaracterísticas singulares são combinados para criar um material novo, e aspropriedades combinadas, para o uso intencionado, são superiores àquelas dosmateriais iniciais separados. Tipicamente, o artigo compósito moldado éformado pela cura de um composto de moldagem de folha (SMC) moldado,que compreende um material fibroso, e.g. fibras de vidro, embebido em umamatriz de polímero. Embora as propriedades mecânicas de um feixe de fibrassejam baixas, a resistência das fibras individuais é reforçada pela matriz depolímero que atua como um adesivo e liga as fibras juntas. As fibras ligadasproporcionam rigidez e resistência estrutural a impacto ao artigo compósitomoldado, enquanto que a matriz polimérica previne a separação das fibrasquando o artigo de composto moldado é submetido ao estresse ambiental.

A matriz polimérica do artigo compósito moldado é formadode uma resina termorrígida, que é misturada com fibras usadas para prepararum SMC. Polímeros termorrígidos "endurecem" irreversivelmente por umareação de cura, e não amolecem ou fundem quando aquecidos porquereticulam quimicamente quando são curados. Exemplos de resinastermorrígidas incluem resinas fenólicas, resinas de poliéster insaturado,resinas de vinil-éster, resinas formadoras de poliuretano, e resinas epoxídicas.

Embora artigo compósito moldado feito de SMC baseado empolímeros termorrígidos tipicamente possua propriedades mecânicas boas eacabamento de superfície bom, é obtido pelo carregamento de SMC comníveis altos de carga. Estas cargas, contudo, adicionam peso ao SMC, que éindesejável, quando são usados para preparar partes automotivas ou de outrosveículos que operam sobre combustíveis caros. Portanto, há um interesse nodesenvolvimento de SMC que proporcionará artigos compósitos moldadoscom propriedades mecânicas boas e possuem densidade mais baixa, com opropósito de melhorar a eficiência de combustível.

Adicionalmente, o uso de níveis altos de carga éparticularmente um problema quando poliésteres insaturados elevadamentereativos são usados como o polímero termorrígido para preparar compósitos.Artigos compósitos moldados preparados de formulações de SMC, queempregam resinas de poliéster insaturado de reatividade alta, muitas vezesretraem durante a cura. A retração é controlada com aditivos de perfil baixo(LPA's) e quantidades grandes de cargas, e.g. carbonato de cálcio, e argilacaulim. Embora os artigos compósitos moldados resultantes possuam boasresistência e aparência de superfície, a densidade do compósito é alta,tipicamente de 1,9-2,0 g/cm . Assim, quando usado em aplicações, tais comopartes de corpo automotivo, o peso adicionado diminui a eficiência decombustível.

Patente US 6.287.992 refere-se a um compósito de polímerotermorrígido compreendendo uma resina de epóxido-vinil-éster ou uma matrizde poliéster insaturado possuindo dispersadas na mesma partículas derivadasde um material inorgânico de multicamadas, que possui propriedadesorganofílicas. A dispersão de material inorgânico de multicamadas compropriedades organofílicas na matriz de polímero é tal que um aumento noespaçamento de intercamadas médio do material inorgânico em camadasocorre em uma extensão significativa, resultando na formação de umnanocompósito. Embora a patente descreva compósitos de polímero, ela nãodescreve artigos compósitos moldados e suas propriedades mecânicas, e.g.resistência à tração (psi) (6,9 kPa), módulo (ksi), alongamento (%), etemperatura de distorção térmica (0C), nem descreve a manufatura de SMCque contém um agente reforçador, um LPA, e uma carga. O problema com ouso de SMC da patente '992 é que artigos moldados preparados com o SMCexperimentam retração significativa e estão sujeitos ao estresse internosignificativo, resultando na formação de fendas em artigos moldados.

Patente US 5.585.439 descreve SMC feito com uma resina depoliéster insaturado, e ensina que as propriedades mecânicas do SMC podemser melhoradas se um aditivo de perfil baixo (LPA) for adicionado no SMC.Contudo, esta patente não ensina ou sugere o uso de nanocompósitos noSMC. O problema com o SMC descrito na patente '439 é que quando LPA'ssão usados sozinhos, sem quantidades grandes de carga (e.g. carbonato decálcio e argila caulim), os artigos moldados preparados deles possuem micro emacro vazios, que resulta em artigos moldados possuindo resistência muitobaixa. Assim, quantidades grandes de cargas convencionais, em adição aosLPA's, são requeridas para obter resistência e aparência de superfície boasdos artigos moldados.

Resinas de poliéster insaturado tipicamente retraem 5-8% emuma base volumar quando são curadas. Em um FRP, isto resulta em umasuperfície muito heterogênea porque as fibras de vidro causam picos e valesquando a resina se retrai ao redor delas. Aditivos de perfil baixo (LPA)termoplásticos têm sido desenvolvidos com o objetivo de ajudar a estesmateriais atenderem aos requerimentos estringentes de lisura de superfíciepara uma superfície de classe A. LPA são tipicamente polímerostermoplásticos que compensam a retração de cura por criação de microvaziosextensivos na resina curada. Resinas de poliéster insaturado agora podem serformuladas para atenderem ou excederem a lisura de partes de metal quetambém são amplamente usadas nestas aplicações.

Em adição aos LPA's, formulações contêm quantidadesgrandes de cargas inorgânicas tal como carbonato de cálcio (CaCO3). Estascargas contribuem em duas maneiras críticas para a lisura de superfície destescompósitos. Primeiro, as cargas diluem a mistura de resina. Tipicamente,pode haver duas vezes mais carga do que resina em uma base em peso emuma formulação. Isto reduz a retração da composição total simplesmenteporque há menos material sofrendo retração. A segunda função da carga éauxiliar na criação de microvazios na fase de LPA da resina curada.

Em anos recentes, tem havido pressão sobre os fabricantesautomotivos para reduzir o peso dos carros com o objetivo de melhorar amilhagem de gasolina. Embora FRP's possuam uma vantagem com respeito aisso comparados com materiais competitivos por causa de gravidadeespecífica mais baixa, as cargas mencionadas previamente fazem com que aparte seja mais pesada do que o necessário. Cargas inorgânicas possuem emsua maioria densidades razoavelmente altas. Carbonato de cálcio, a cargamais comumente usada, possui uma densidade de cerca de 2,71 g/cm ,comparado com a uma densidade de cerca de 1,2 g/cm de poliésterinsaturado curado. Um material de FRP comum usado em aplicações depainel de corpo possuirá uma densidade de cerca de 1,9 g/cm . Se este puderser reduzida em 10% a 20% simultaneamente mantendo as outras excelentespropriedades dos FRP's de poliéster insaturado, poderia ser realizada umaeconomia significativa de peso.

Contudo, à medida que a densidade é reduzida, manutenção deSQ de Classe A torna-se difícil. A indústria tem expressado uma necessidadede SMC de densidade baixa possuindo SQ de Classe A. A indústria temexpressado uma necessidade de formulações de SMC que mantenhampropriedades mecânicas e tenacidade de matriz sem aumento da viscosidadede pasta acima da faixa requerida para preparação de folha de SMC.

Outros objetivos e vantagens se tornarão evidentes a partir dadescrição que segue.

SUMÁRIO DA INVENÇÃOA presente invenção atende às necessidades não atendidas daarte anterior pela provisão de compostos de moldagem de folha, de densidadebaixa capazes de curar em estruturar de Qualidade de Superfície de Classe A.

Um aspecto da presente invenção proporciona um SMC dedensidade baixa compreendendo uma formulação de pasta de SMC e umamecha de reforço fibrosa. Em um outro aspecto, a pasta de SMC compreendecomposição de carga contendo nanoargila dispersada, terra diatomácea, eargila caulim. A carga está disposta dentro de uma matriz de uma resinatermorrígida e um monômero reativo. Em um outro aspecto, a pasta de SMC écompreendida de aditivos para controlar as várias propriedades. Um aspectoproporciona a pasta de SMC da invenção compreendendo níveissubstancialmente reduzidos, incluindo a ausência total, de carbonato de cálcioou de cargas possuindo uma densidade similar. Em um outro aspecto, a pastade SMC possui uma densidade de não maior do que cerca de 1,25 g/cm .

Um aspecto da presente invenção proporciona um SMC dedensidade baixa compreendendo a pasta de SMC da invenção e um materialreforçador fibroso, tal como uma mecha de fibras. Um aspecto proporciona oSMS da invenção que possui uma densidade menor do que cerca de 1,6g/cm. Um outro aspecto proporciona o SMC da invenção que podeopcionalmente compreender aditivos para manter tenacidade e SQ de ClasseA tais como "modificadores de impacto de borracha", resina(s) de UPEresistentes, reticulantes alternativos, e/ou aditivos intensificadores quemelhoram a efetividade de aditivos de perfil baixo termoplásticos (LPA's).Um outro aspecto proporciona o SMC da invenção que pode opcionalmentecompreender mica, wollastonita (CaSiO3), argila caulim, grafita, fibra decarbono moída, cargas baseadas em celulose, e materiais similares.

A presente invenção proporciona um composto de moldagemde folha de densidade baixa formulado de aditivo de perfil baixotermoplástico do grupo consistindo de poliésteres saturados, poliuretanos,poli(metacrilatos de metila), poliestireno, e poliésteres epóxido-estendidos.Aditivos de perfil baixo são descritos em Patente US 5.880.180 de Ashland, ocessionário da presente invenção.

A presente invenção proporciona um composto de moldagemde folha de densidade baixa formulado de monômeros etilenicamenteinsaturados tais como, mas não limitados a, estireno, divinil-benzeno, vinil-tolueno, ésteres metacrílicos, ésteres acrílicos, vários metacrilatos e acrilatosmultifuncionais, e ftalatos de dialila, e suas misturas.

A presente invenção proporciona um composto de moldagemde folha de densidade baixa formulado de resinas de poliéster insaturadofeitas pela reação de ácidos dicarboxílicos ou seus anidridos tais como ácidomaleico, ácido fumárico, anidrido maleico, anidrido ou ácido citracônico,anidrido itálico ou ácido itálico, ácido isoftálico, ácido tereftálico, ácidoadípico e semelhante, e (b) um álcool diídrico tal como etileno, propileno,dietileno, e/ou dipropileno-glicol e semelhante e suas misturas.

A presente invenção proporciona um composto de moldagemde folha de densidade baixa, que possui uma SQ de Classe A. De acordo comum aspecto, o SMC da invenção dá uma superfície de Classe A quandomoldado sob condições industriais padrão de calor e pressão.

A invenção também possui vantagens inerentes sobre SMC dedensidade padrão durante o processo de moldagem. O aumento em conteúdode resina e o nível de carga reduzido permite que a folha flua uniformementee encha o molde em condições de calor e de pressão significativamentemenores do que o padrão industrial. Em adição à redução do custo de partesde moldagem, a redução da temperatura e da pressão do molde dá melhoriasubstancial na SQ da parte, especialmente os valores de DOI e de OP de curtaduração como mostrado pelos dados nas TABELAS 2 e 3.

A presente invenção proporciona um artigo de manufaturafabricado por aquecimento sob pressão de um composto de moldagemcompreendendo uma resina de poliéster insaturado, um aditivo de perfilbaixo, cargas e reforço de fibras, no qual o artigo de manufatura formadopossui uma densidade não maior do que cerca de 1,6 gramas por centímetrocúbico.

Ainda outros aspectos e vantagens da presente invenção setornarão prontamente evidentes para aquelas pessoas experientes na arte apartir da seguinte descrição detalhada, na qual são mostradas e descritasmodalidades da invenção, simplesmente por meio de ilustração do melhormodo contemplado de realização da invenção. Como será percebido ainvenção é capaz de outras modalidades e de modalidades diferentes, e seusvários detalhes são capazes de serem modificados em vários outros aspectosóbvios, sem desvio da invenção. Conseqüentemente, a descrição é para serconsiderada como de natureza ilustrativa e não restritiva.

DESCRIÇÃO BREVE DOS DESENHOS:

Não aplicável.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE UMA MODALIDADE PREFERIDA

Os compostos de moldagem de folha compreendem uma"pasta" resinosa e uma "mecha" fibrosa, que são misturados e prensados entrefolhas de um filme removível. Um aspecto da presente invenção proporcionauma pasta de SMC de densidade baixa caracterizada pelo fato de conterquantidades baixas, se houver de cargas de densidade alta tal como carbonatode cálcio. Um aspecto da presente invenção é que a função preservadora dequalidade de superfície de carbonato de cálcio é servida por um nívelreduzido de cargas de área superficial alta baseadas em misturas denanoargilas, terras diatomáceas, e argilas caulim.

Um aspecto da invenção proporciona uma formulação de pastade SMC compreendendo uma resina termorrígida, um monômeroetilenicamente insaturado, um aditivo de perfil baixo, e uma composição decarga de nanoargila da invenção; na qual a citada pasta de SMC possui umadensidade menor do que 1,25 g/cm . De acordo com um aspecto, acomposição de nanoargila da invenção é formulada separadamente esubseqüentemente misturada com as resinas, os monômeros, e oscomponentes restantes da pasta. De acordo com um aspecto preferido, osvários componentes da composição de nanoargila e a pasta de SMC sãomisturados e a nanoargila forma in situ.

"Nanoargila" é definida como argila inorgânica tratada.Qualquer argila inorgânica tratada pode ser usada para praticar esta invenção.O termo "argila inorgânica tratada" significa qualquer argila em camadaspossuindo cátions inorgânicos substituídos por moléculas orgânicas, taiscomo sais de amônio quaternário. Veja Patente US 5.853.886 para umadescrição de vários métodos de preparação de argila tratada.

Nanoargilas esfoliam-se em soluções de poliéster insaturado eatuam como cargas muito eficientes. O grau de esfoliação de nanoargilascontrola sua capacidade para contribuir para as propriedades de sistemas deresina-nanocompósito. Esfoliação relaciona-se com a delaminação das pilhasgrandes de nanoplaquetas de silicato em camadas individuais, ou em tactóidesde um número pequeno de camadas. Quando delaminadas, a razão de aspectoenorme das plaquetas contribui para o perfil de propriedade denanocompósito. Nanoargilas também controlam a reologia da formulação deSMC e melhoram a umectação do reforço de fibra de vidro. Nanoargilasadequadas têm sido descritas no pedido copendente 10/123.513, cedido pelocessionário da presente invenção, cujo conteúdo é aqui incorporado paratodos os propósitos como referência. Uma composição adequada inclui decerca de 0,1 a cerca de 10 partes de nanoargila; preferivelmente, de cerca de 1a cerca de 4 partes e mais preferivelmente 1,5 a 3 partes por 100 partes (ppc)de 'resina formulada'. Em formulações de SMC de densidade baixa, 'resinaformulada' é definida como a soma de resina termorrígida, aditivo de perfilbaixo, monômeros etilênicos reativos, e modificador de impacto de borracha.Tipicamente, argilas inorgânicas tratadas são preparadas devárias argilas inorgânicas em camadas tais como filossilicatos, e.g.montomorillonita, nontronita, beidellita, volkonskoíta, hectorita, saponita,sauconita, magadiita, e kenyaita; vermiculita; e semelhante. Outros exemplosrepresentativos incluem materiais de illita tal como ledikita; os hidróxidosduplos em camadas ou cloretos ou hidróxidos de metal mistos. Outrosmateriais em camadas ou agregados de multicamadas possuindo pouca ounenhuma carga sobre a superfície das camadas também podem ser usadosnesta invenção desde que sejam intercalados para expandir seu espaçamentointercamadas. Misturas de um ou mais de tais materiais também podem serusadas.

Argilas inorgânicas em camadas preferidas são aquelaspossuindo cargas sobre as camadas e íons trocáveis tais como cátions sódio,potássio, e cálcio, que podem ser trocados, preferivelmente por troca iônica,por íons, preferivelmente cátions tais como cátions amônio, ou compostos deorganossilano reativos, que fazem com que as partículas multilamelares ouem camadas delaminem ou inchem. A argila inorgânica em camadas maispreferida é montmorillonita.

A argila inorgânica tratada pode ser preparada por troca iônicaem uma etapa separada. Este método primeiro proporciona "inchamento" deargila com água ou algum outro solvente polar, e então "tratamento" dela comum agente intercalante. A função do agente intercalante é aumentar o'espaçamento-d" entre as camadas de argila inorgânica. A argila organofílicaé então isolada e seca.

As argilas tratadas também podem ser preparadas in situ semtroca iônica em etapa separada. A argila tratada in situ é preparada pormisturação de argila inorgânica em camadas com um monômero ou umaresina que facilita intercalação (monômero de intercalação), e um agenteintercalante. Nestas argilas tratadas, os cátions substituídos pelo agenteintercalante permanecem na mistura.

Exemplos de monômeros intercalantes que podem ser usadospara facilitar os agentes intercalantes incluem monômeros acrílicos, estireno,monômeros vinílicos (e.g., acetato de vinila), isocianatos (particularmentepoliisocianatos orgânicos), poliamidas, e poliaminas. Exemplos de resinas quepodem ser usadas para facilitar intercalação incluem resinas fenólicas (e.g.resinas fenólicas resol; resinas fenólicas novolac; e resinas fenólicas derivadasde resorcinol, cresol, etc.); resinas de poliamida; resinas epoxídicas, e.g.resinas derivadas de bisfenol A, bisfenol F, ou seus derivados, resinasepoxídicas derivadas de diglicidil-éter de bisfenol A ou um poliol comepicloroidrina; aminas polifuncionais, e.g., polialquileno-poliamina; e resinasde poliéster insaturado, e.g. produtos de reação de ácidos dicarboxílicosinsaturados ou seus anidridos e polióis. Exemplos de poliésteres insaturadosadequados incluem os produtos de policondensação de (1) propileno-glicol eanidrido maleico e/ou ácido fumárico; (2) 1,3-butanodiol e anidrido maleicoe/ou ácido fumárico; (3) combinações de etileno e propileno-glicóis(aproximadamente 50 por cento em mol ou menos de etileno-glicol) eanidrido maleico e/ou ácido fumárico; (4) propileno-glicol, anidrido maleicoe/ou ácido fumárico é ácidos dibásicos saturados, tais como ácidos o-ftálico,isoftálico, tereftálico, succínico, adípico, sebácico, metil-succínico, esemelhante. Preferivelmente, estireno é usado para facilitar intercalação.

Embora outros agentes intercalantes possam ser usados,preferivelmente o agente intercalante é um sal de amônio quaternário.Tipicamente, os sais de amônio quaternário (agente tensoativo catiônico)possuem de 6 a 30 átomos de carbono nos grupos alquila, e.g. grupos alquilatais como grupos octadecila, hexadecila, tetradecila, dodecila ou semelhante;com sais de amônio quaternário preferidos incluindo sal de octadecil-trimetil-amônio, sal de dioctadecil-dimetil-amônio, sal de hexadecil-trimetil-amônio,sal de di-hexadecil-dimetil-amônio, sal de tetradecil-trimetil-amônio, sal deditetradecil-dimetil-amônio e semelhante. A quantidade de sal de amônioquaternário pode variar sobre faixas amplas, mas é tipicamente usada emquantidade suficiente para substituir de 30 a 100 por cento dos cátions daargila inorgânica pelos cátions de agente intercalante. Tipicamente, aquantidade de sal de amônio quaternário é de 10 a 60 partes em peso baseadoem 100 partes em peso de argila inorgânica, e preferivelmente de 20 a 40partes em peso baseado em 100 partes em peso de argila inorgânica. O sal deamônio quaternário pode ser adicionado diretamente na argila inorgânica, masé preferivelmente primeiro misturado com o monômero e/ou a resina usadopara facilitar intercalação.

Uma argila tratada in sítu é preferida por causa de seu customenor e ela permite flexibilidade de design quando se prepara SMC, i.e. oagente intercalante pode ser selecionado para igualar a estrutura da resina epossuir grupos funcionais reativos com a resina. Adicionalmente, aquantidade de agente intercalante pode ser variada dentro da faixa de 5-50%em peso da argila para obter as propriedades desejadas. Uma quantidademaior de agente intercalante proporciona dispersão mais completa das argilas.Isto pode dar melhorias significativas na formulação de moldagem, tais comopropriedades mecânicas melhoradas e transparência aumentada dandomoldagens mais facilmente pigmentadas. Dispersão aumentada, contudo,também dá um aumento significativo em viscosidade, que pode acarretarumectação vítrea insatisfatória na folha de SMC. Portanto, é necessárioequilibrar a quantidade de argila e de agente intercalante com o aumento deviscosidade. O uso de "argilas inorgânicas tratadas" e de carregamentos decarga totais baixos também dá folha de SMC que flui mais facilmente quandomoldada. Pressão de moldagem muitas vezes pode ser reduzida tão poucoquanto um terço daquela usada para SMC padrão. Moldagem em pressõesmenores reduz dramaticamente a tensão e o desgaste sobre a prensa e o moldee muitas vezes dá qualidade de superfície melhorada para a parte moldada.A pasta de SMC de densidade baixa da invençãoadicionalmente compreende proporções controladas de argila caulim. A argilapossui um tamanho de partícula de cerca de 1 mícron a cerca de 5 mícrons.Preferivelmente, a argila possui um tamanho de partícula de cerca de 3mícrons a cerca de 5 mícrons.

A composição de aditivo de perfil baixo, de densidade baixada invenção compreende proporções controladas de terra diatomácea. Cargasmoldadas, de área superficial alta tais como terra diatomácea, mica,wollastonita, e argilas caulim mantêm resistência alta em níveis baixos, aomesmo tempo ajudando a promover o perfil eficiente do LPA. Formulaçõesde SMC usando estas cargas tendem a ser elevadamente tixotrópicas, oupseudoplásticas {shear thinning). Mostram excelentes características deprocessamento tanto na máquina de SMC quanto no molde.

Os componentes da composição nanocompósita, comonumericamente ilustrados abaixo, são dados em partes por cem partes (ppc)de 'resina formulada' como definida acima.

A pasta de SMC, de densidade baixa da invenção podeadicionalmente compreender uma carga mineral tal como, mas não limitada amica e wollastonita. Uma composição adequada inclui de cerca de 1 a cercade 40 ppc de carga mineral, preferivelmente, de cerca de 5 a cerca de 25 ppc,e com maior preferência de cerca de 10-15 ppc baseado na 'resina formulada'.

A pasta de SMC, de densidade baixa da invenção podeadicionalmente compreender uma carga orgânica tal como, mas não limitadaa grafita, fibra de carbono moída, celuloses, e polímeros. Uma composiçãoadequada inclui de cerca de 1 a cerca de 40 ppc de carga orgânica,preferivelmente, de cerca de 5 a cerca de 30 ppc e com maior preferência decerca de 10-20 ppc baseado em 'resina formulada'.

A pasta de SMC, de densidade baixa da invençãoadicionalmente compreende uma resina termorrígida. Embora qualquer resinatermorrígida possa ser usada na pasta de SMC, a resina preferivelmente éselecionada de resinas fenólicas, resinas de poliéster insaturado, resinas devinil-éster, resinas formadoras de poliuretano, e resinas epoxídicas.

Mais preferivelmente usadas como a resina termorrígida são asresinas de poliéster insaturado. Resinas de poliéster insaturado são o produtode reação de policondensação de um ou mais álcoois diídricos e um ou maisácidos policarboxílicos, insaturados. O termo "ácido policarboxílicoinsaturado" significa a inclusão de ácidos dicarboxílicos e policarboxílicosinsaturados; anidridos dicarboxílicos e policarboxílicos insaturados; haletosde ácido dicarboxílico e policarboxílico insaturado; e ésteres dicarboxílicos epolicarboxílicos insaturados. Exemplos específicos de ácidos policarboxílicosinsaturados incluem anidrido maleico, ácido maleico, e ácido fumárico.Misturas de ácidos policarboxílicos insaturados e ácidos policarboxílicossaturados também podem ser usadas. Contudo, quando tais misturas sãousadas, a quantidade de ácido policarboxílico insaturado tipicamenteultrapassa cinqüenta por cento em peso da mistura.

Exemplos de poliésteres insaturados adequados incluem osprodutos de policondensação de (1) propileno-glicol e anidrido maleico e/ouácido fumárico; (2) 1,3-butanodiol e anidrido maleico e/ou ácido fumárico;(3) combinações de etileno e propileno-glicóis (aproximadamente 50 porcento em mol ou menos de etileno-glicol) e anidrido maleico e/ou ácidofumárico; (4) propileno-glicol, anidrido maleico e/ou ácido fumárico e ácidosdibásicos saturados, tais como ácidos o-ftálico, isoftálico, tereftálico,succínico, adípico, sebácico, metil-succínico, e semelhante. Em adição aopoliéster descrito acima também pode-se usar resinas de poliéster insaturadomodificado com diciclo-pentadieno como descrito em Patente US 3.883.612.Estes exemplos são intencionados para serem ilustrativos de poliésteresadequados e não são intencionados para serem todos inclusivos. O índice deacidez no qual os poliésteres insaturados polimerizáveis são condensados nãoé particularmente crítico com respeito à capacidade de a resina termorrígidaser curada para o produto desejado. Poliésteres, que têm sido condensadospara índices de acidez menores do que 100 são geralmente úteis, mas índicesde acidez menores do que 70, são preferidos. O peso molecular do poliésterinsaturado polimerizável pode variar sobre uma faixa considerável,geralmente aqueles poliésteres úteis na prática da presente invençãopossuindo um peso molecular variando de 300 a 5.000, e com maiorpreferência, de cerca de 500-4.000.

A pasta de SMC, de densidade baixa da invençãoadicionalmente compreende um monômero insaturado que copolimeriza como poliéster insaturado. A formulação de SMC preferivelmente contém ummonômero (vinílico) etilenicamente insaturado. Exemplos de tais monômerosincluem acrilato, metacrilato, metacrilato de metila, acrilato de 2-etil-hexila,estireno, divinil-benzeno e estirenos substituídos, metacrilatos e acrilatosmultifuncionais tais como dimetacrilato de etileno-glicol ou triacrilato detrimetiol-propano. Estireno é o monômero etilenicamente insaturadopreferido. O monômero etilenicamente insaturado está normalmente presentedentro da faixa de cerca de 20 a 50 ppc, preferivelmente de cerca de 30 acerca de 45 ppc, e com maior preferência de cerca de 35 a cerca de 45 ppcbaseado em 'resina formulada' definida acima. O monômero vinílico éincorporado na composição geralmente como um diluente reativo parapoliéster insaturado. Estireno é o monômero de intercalação preferido paraformar o compósito de nanoargila in situ, e também é o monômero preferidopara reação com a resina.

Os compostos de moldagem de folha da presente invençãoopcionalmente pode compreender resinas de UPE de alongamento alto,resistentes. Tais resinas são usadas para modificar a matriz termorrígida ondeajudam a melhorar e a manter a tenacidade e as propriedades mecânicas emSMC de densidade baixa. E criticamente importante que aquelas usadaspossuam um impacto neutro ou positivo sobre manutenção de SQ.

A presente invenção adicionalmente compreende um aditivode perfil baixo (LPA) adicionado na formulação como um auxiliar parareduzir a retração de artigos moldados preparados com o SMC. Os LPA'susados no SMC tipicamente são resinas termoplásticas. Exemplos de LPA'sadequados incluem poliésteres saturados, poliestireno, poliésteres saturadosligados por uretano, poli(acetato de vinila), copolímeros de poli(acetato devinila), copolímeros de poli(acetato de vinila) ácido-funcionais, copolímeros epolímeros de acrilato e de metacrilato, homopolímeros e copolímeros incluemcopolímeros possuindo estireno, butadieno e butadienos saturados e.g.poliestireno. Patente US 5.116.917, cedida ao cessionário da presenteinvenção descreve composições de aditivo de perfil baixo compreendendo umpoliéster saturado, não-geleificante formado de ácido dibásico e um poliéter-poliol de óxido de etileno / óxido de propileno possuindo uma razão molar deEO/PO variando de cerca de 0,1 a 0,9. O poliéster possui um índice de acidezmaior do que cerca de 10 e preferivelmente possui um peso molecularnumérico médio maior do que cerca de 6.000. O poliéter-poliol de EO/POpode ser construído de uma combinação de diol, triol ou outro composto comgrupos hidrogênio ativo, desde que o produto de LPA não geleifique.

Os compostos de moldagem de folha da presente invençãoopcionalmente pode compreender um intensificador de aditivo de perfil baixo(aditivo intensificador de LPA) para ajudar a manter SQ e para melhorar aefetividade, ou "eficiência de perfilação" de LPA's termoplásticos à medidaque a densidade do compósito é reduzida. Intensificadores de LPA preferidose métodos para sua preparação é uso em SMC são descrito por Fisher (US5.504.151) e Smith (US 6.617.394 B2), cedidas ao cessionário da presenteinvenção, cujos conteúdos inteiros são especificamente incorporados comoreferências para todos os propósitos. A metodologia mais preferida é aqueladescrita por US5.504.151.Os compostos de moldagem de folha da presente invençãoopcionalmente podem compreender modificadores de impacto de borracha(a/k/a: "reforçadores de borracha"). É bem sabido que adição demodificadores de impacto de borracha, como descritos em Patente US6.277.905, reduz fendilhamento em compósitos termorrígidos de poliéster aotornar a matriz de polímero da invenção mais tenaz. "Modificadores deimpacto de borracha", são intencionados para significarem modificadores deimpacto que possuem propriedades físicas de borracha. Estes podem incluir,por exemplo, borrachas de EP ou de EPDM que são enxertadas oucopolimerizadas com grupos funcionais adequados, tais como: anidridomaleico, ácido itacônico, ácido acrílico, acrilato de glicidila, metacrilato deglicidila e suas misturas. Outros exemplos de modificadores de impacto deborracha incluem polímeros de núcleo/casca possuindo 'cascas' de materiaispoliméricos duros tais como poliestireno, poliacrilonitrila, poliacrilato, epolimetacrilato, mono-, co- ou terpolímeros de ou de estireno / acrilonitrila /metacrilato de glicidila. Tipicamente os núcleos elastoméricos, macios sãopolímeros e/ou co- ou terpolímeros de butadieno, isopreno, acrilatos dealquila, metacrilatos de alquila, estireno, acrilonitrila, siloxanos, poliolefinas,poliuretanos, poliésteres, poliamidas, poliéteres, polissulfetos e/oupoli(acetato de vinila), que são conhecidos por reduzirem significativamente apropagação de fendas em matrizes compósitas termorrígidas. Na prática,muitos dos materiais poliméricos elastoméricos citados acima podem serefetivamente usados sem aplicação de material de casca. Resinas de UPE dealongamento alto, resistentes também são usadas para modificar a matriztermorrígida onde elas ajudam a melhorar e a manter a tenacidade e aspropriedades mecânicas em SMC de densidade baixa. Modificadores deimpacto de borracha também ajudam a manter a tenacidade e as propriedadesmecânicas, tais como resistência à tração e a flexão e modulo em SMC dedensidade baixa. Também é importante que aquelas usadas possuam umimpacto neutro ou positivo sobre manutenção de SQ. Os novos materiais demoldagem adicionalmente preferivelmente contêm de O a 10 partes,preferivelmente, 3 a 6 partes de modificadores de impacto de borrachabaseado em cada 100 partes de resina formulada nas composições compósitas.

'Resina formulada' para estes sistemas reforçados é tipicamente definidacomo a soma de resina(s) de poliéster insaturado, monômero(s) reativo(s),LPA(s), e modificador(es) de impacto de borracha.

Outros modificadores de impacto de borracha adequados sãoco- e terpolímeros de alfa-olefinas. As alfa-olefinas são normalmentemonômeros de 2 a 8 átomos de carbono, preferivelmente etileno e propileno.Acrilatos de alquila ou metacrilatos de alquila derivados de álcoois de 1 a 8átomos de carbono, preferivelmente de etanol, butanol ou etil-hexanol, ecomonômeros reativos, tais como ácido acrílico, ácido metacrílico, ácidomaleico, anidrido maleico ou (met)acrilato de glicidila, e em adição vinil-ésteres, em particular acetato de vinila, têm se mostrado como monômerosadequados. Misturas de comonômeros diferentes também podem ser usadas.Copolímeros de etileno com acrilato de etila ou de butila e ácido acrílico e/ouanidrido maleico têm se mostrado particularmente adequados. Copolímerosde etileno, acrilato de metila e metacrilato de glicidila são preferidos.Também, copolímeros de etileno mais acrilato de metila são preferidos,porque são dois ou mais tipos de copolímero presentes na invenção como umamistura.

Um outro grupo de modificadores de impacto adequadoscompreende borrachas enxertadas de núcleo-casca. Estas são borrachasenxertadas preparadas em emulsão e consistindo de pelo menos umcomponente duro e um componente macio. Um componente duro énormalmente entendido como significando um polímero possuindo umatemperatura de transição vítrea de pelo menos 25°C, e um componente maciocomo significando um polímero possuindo uma temperatura de transiçãovítrea não maior do que O0C. Estes produtos possuem uma estrutura possuindoum núcleo e pelo menos uma casca, a estrutura sendo determinada pela ordemde adição dos monômeros. Os componentes macios são geralmente derivadosde butadieno, isopreno, acrilatos de alquila, metacrilatos de alquila ousiloxanos e, se requeridos, outros comonômeros. Polímeros de siloxanoadequados podem ser preparados, por exemplo, partindo-se de octametil-tetrassiloxano cíclico ou tetravinil-tetrametil-tetrassiloxano cíclico. Estespolímeros podem ser preparados por polimerização catiônica de abertura deanel, por exemplo usando γ-mercapto-propil-metil-dimetóxi-silano,preferivelmente na presença de ácidos sulfônicos. Os siloxanos tambémpodem ser reticulados, por exemplo, por realização da reação depolimerização na presença de silanos possuindo grupos hidrolisáveis, taiscomo halogênio ou alcoxila, e.g. tetraetóxi-silano, metil-trimetóxi-silano oufenil-trimetóxi-silano. Exemplos de comonômeros adequados incluemestireno, acrilonitrila e monômeros reticulantes ou graftização-ativospossuindo mais do que uma ligação dupla polimerizável, tais como ftalato dedialila, divinil-benzeno, e diacrilato de butanodiol ou (iso)cianurato de trialila.Os componentes duros são derivados, em geral, de estireno, α-metil-estireno eseus copolímeros, acrilonitrila, metacrilonitrila e metacrilato de metilapreferivelmente sendo usados como comonômeros.

Borrachas enxertadas de núcleo-casca contêm um núcleomacio e uma casca dura ou um núcleo duro, uma primeira casca macia e pelomenos um outro núcleo duro. Grupos funcionais, tais como grupos carbonila,carboxila, anidrido, amido, imido, éster carboxílico, amino, hidroxila, epoxila,oxazolina, uretano, uréia, lactama ou halo-benzila, são aqui preferivelmenteincorporados pela adição de monômeros funcionalizados adequados emmonômeros. Os componentes macios são geralmente derivados de butadieno,isopreno, acrilatos de alquila, metacrilatos de alquila ou siloxanos e, sedesejados, outros comonômeros. Polímeros de siloxano adequados podem serpreparados, por exemplo, partindo de octametil-tetrassiloxano cíclico outetravinil-tetrametil-tetrassiloxano cíclico. Estes polímeros podem serpreparados por polimerização catiônica de abertura de anel, por exemplousando gama-mercapto-propil-metil-dimetóxi-silano, preferivelmente napresença de ácidos sulfônicos. Os siloxanos também podem ser reticulados,por exemplo, pela realização da reação de polimerização na presença desilanos possuindo grupos hidrolisáveis, tais como halogênio ou alcoxila, e.g.,tetraetóxi-silano, metil-trimetóxi-silano ou fenil-trimetóxi-silano. Exemplosde comonômeros adequados aqui são estireno, acrilonitrila e monômerosreticulantes ou graftização-ativos possuindo mais do que uma ligação duplapolimerizável, tais como ftalato de dialila, divinil-benzeno, e diacrilato debutanodiol ou (iso)cianurato de trialila. Os componentes duros são derivados,em geral, de estireno, alfa-metil-estireno e seus copolímeros, acrilonitrila,metacrilonitrila e metacrilato de metila preferivelmente sendo usados comocomonômeros. Borrachas enxertadas de núcleo-casca preferidas contêm umnúcleo macio e uma casca dura ou um núcleo duro, uma primeira casca maciae pelo menos um outro núcleo duro. Grupos funcionais, tais como gruposcarbonila, carboxila, anidrido, amido, imido, éster carboxílico, amino,hidroxila, epoxila, oxazolina, uretano, uréia, lactama ou halo-benzila, são aquipreferivelmente incorporados pela adição de monômeros funcionalizadosadequados em na polimerização da casca final. Monômeros funcionalizadosadequados são, por exemplo, ácido maleico, anidrido maleico, mono- oudiésteres de ácido maleico, (met)acrilato de terc-butila, ácido acrílico,(met)acrilato de glicidila e vinil-oxazolina. A quantidade de monômerospossuindo grupos funcionais é em geral de 0,1 a 25, preferivelmente de 0,25 a15% em peso, baseado no peso total da borracha enxertada de núcleo-casca. Arazão em peso de componentes macios para duros é em geral de 1:9 a 9:1,preferivelmente de 3:7 a 8:2. Tais borrachas são per se conhecidas e sãodescritas, por exemplo, em EP-A 208.187. Na prática, muitos dos materiaispoliméricos elastoméricos citados acima podem ser efetivamente usados semaplicação do material de casca. Também é importante que quaisquer materiaispoliméricos assim usados possuam um impacto neutro ou positivo sobre a SQda parte moldada.

A pasta de SMC da invenção opcionalmente contém ummonômero mantenedor de SQ, que pode ser chamado de um monômeroreativo alternativo (ARM). Os monômeros reativos alternativos têm mostradoa capacidade para auxiliar na manutenção de SQ porque a densidade docompósito é reduzida. Um ARM preferido é divinil-benzeno.

Surpreendentemente, substituição de uma porção menor do estireno dosistema por DVB não apenas ajuda na manutenção de SQ mas tambémsubstancialmente reduz a viscosidade da pasta de SMC. Monômerosmantenedores de SQ são descritos em protocolo copendente (número aindanão concedido; Número de Protocolo de Procurador 20435-00168) cujoconteúdo inteiro é aqui incorporado em sua totalidade.

O SMC preferivelmente contém uma carga de densidadebaixa. Uma carga de densidade baixa é uma possuindo uma densidade de 0,5g/cm3 a 2,0 g/cm3 , preferivelmente de 0,7 g/cm3 a 1,3 g/cm3 . Exemplos decargas de densidade baixa incluem terra diatomácea, microesferas ocas,esferas cerâmicas, e perlita expandida, e vermiculita. Contudo, deve-se sercriterioso na seleção da(s) carga(s) de densidade baixa. Os tipos de'microesferas ocas' em sua maioria tornam a superfície da parte de SMCmoldada 'não-lixável' se o reparo de 'defeitos de estalo de tinta' forrequerido. Lixamento durante tais reparos tipicamente abrirá as 'microesferasocas' próximas da superfície, introduzindo nova porosidade, que dá 'defeitosde estalo de tinta' adicionais quando a parte for repintada. Para eliminar taissítios de defeito potencial; 'microesferas ocas não são uma carga de densidadebaixa preferida para uso na invenção.

Embora não necessariamente preferidas, particularmente emquantidades maiores, cargas de densidade mais alta, tais como carbonato decálcio, talco, caulim, carbono, sílica, e alumina também podem seradicionadas no SMC. Cargas de densidade mais alta podem ser incorporadasdesde que a densidade da parte de SMC moldada não ultrapasse 1,6 g/cm .

As composições de pasta da presente invenção compreendem:

(a) de cerca de 30 a 70 ppc de resina termorrígida como solução de estireno,preferivelmente de cerca de 45 a 65 ppc; (b) de cerca de 1 a 10 ppc de argilainorgânica tratada, preferivelmente de cerca de 1 a 6 ppc e maispreferivelmente de 1 a 3 ppc; (c) de cerca de 10 a 40 ppc de aditivo de perfilbaixo, tipicamente como uma solução a 50% em estireno, preferivelmente decerca de 14 a 32 ppc; (d) de 0 a 10 ppc de estireno adicional, preferivelmentede 0 a 5 ppc; (e) de 0 a 65 ppc de uma carga inorgânica, preferivelmente decerca de 30 a 55 ppc; e (f), de 1 a 10 ppc de um monômero reativo alternativo(ARM), preferivelmente de 2 a 6 ppc baseado em 100 partes de 'resinaformulada' como definida acima. O ARM preferido é um monômeroaromático multietilênico, com o ARM mais preferido sendo divinil-benzeno.A folha de SMC compreende de 60 a 85 por cento em peso de pasta de SMC,com o reforço de fibras como os restantes 15 a 40 por cento em peso, ou maispreferivelmente, cerca de 25 a 35 por cento em peso do composto demoldagem.

O SMC também contém preferivelmente um iniciadororgânico. Os iniciadores orgânicos são preferivelmente selecionados deperóxidos orgânicos que são elevadamente reativos e decomponíveis natemperatura desejada e possuem a velocidade de cura desejada.

Preferivelmente, o peróxido orgânico é selecionado daqueles, que sãodecomponíveis em temperaturas de cerca de 50°C a cerca de 120°C. Osperóxidos orgânicos a serem usados na prática da invenção são tipicamenteselecionados de peróxi-2-etil-bexanoato de butila terciária; 2,5-dimetil-2,5-di(benzoil-peróxio)-ciclo-hexano; 2-etil-hexanoato de amila terciária ecarbonato de butila terciária e de isopropila; peróxi-2-etil-hexanoato de hexilaterciária; peróxi-2-etil-hexanoato de 1,1,33 ,-tetrametil-butila; hexil-peróxi-pivalato de hexila terciária; peróxi-pivalato de butila terciária; 2,5-dimetil-2,5-di(2-etil-hexanoil-peróxi)-ciclo-hexano; peróxido de dilaurila; peróxido dedibenzoíla; peróxido de di-isobutila; peróxi-dicarbonatos de dialquila taiscomo peróxi-dicarbonato de diisopropila, peróxi-dicarbonato de di-n-propila;peróxi-dicarbonato de di-sec-butila, peróxi-dicarbonato de diciclo-hexila;VAZ052, que é 2,2'-azo-bis(2,4-dimetil-valeronitrila); peróxi-dicarbonato dedi-4-terciário-butil-ciclo-hexila e peróxi-dicarbonato de di-2-etil-hexila e t-butil-peróxi-ésteres, tais como perpivalato de butila terciária e pivalato debutila terciária e eodecanoato de butila terciária. Mais preferivelmente, oiniciador é uma mistura de peróxi-2-etil-hexanoato de t-butila e peróxi-benzoato de t-butila. Os iniciadores são usados em uma proporção que totalizade cerca de 0,1 parte a cerca de 6 ppc, preferivelmente de cerca de 0,1 a cercade 4; e com maior preferência de cerca de 0,1 a cerca de 2 ppc, baseado em100 partes da 'resina formulada' como definida acima.

A pasta de SMC também contém um estabilizador ou inibidor.Os estabilizadores preferivelmente são aqueles possuindo o efeito de inibiçãode polimerização alto na ou próximo da temperatura ambiente. Exemplos deestabilizadores adequados incluem hidroquinona; tolu-hidroquinona; di-terciário-butil-hidróxi-tolueno (BHT); para-terciário-butil-catecol (TBC);mono-terciário-butil-hidroquinona (MTBHQ); hidroquinona-mono-metil-éter;hidróxi-anisol butilado (BHA); hidroquinona; e parabenzoquinona (PBQ). Osestabilizadores são usados em uma quantidade total variando de cerca de 0,01a cerca de 0,4 ppc, preferivelmente de cerca de 0,01 a cerca de 0,3 ppc e commaior preferência de cerca de 0,01 a cerca de 0,2 ppc da 'resina formulada'como definida acima.

A composição da pasta de moldagem de folha podeadicionalmente incluir um agente espessante tal como óxidos, hidróxidos, ealcoolatos de magnésio, de cálcio, de alumínio, e semelhante. O agenteespessante pode ser incorporado em uma proporção variando de cerca de 0,05ppc a cerca de 5 ppc, preferivelmente de cerca de 0,1 ppc a cerca de 4 ppc,com maior preferência, de cerca de 1 ppc a cerca de 3 ppc baseado na 'resinaformulada' como definida acima. Adicional ou alternativamente, o SMC podeconter compostos de isocianato e polióis ou outros compostos reativos aisocianato, que podem ser usados para espessar o SMC.

A pasta de SMC também pode conter outros aditivos, e.g.promotores de cobalto (Co), agentes de nucleação, lubrificantes,plastificantes, extensores de cadeia, colorantes, agentes desmoldantes, agentesantiestáticos, pigmentos, retardantes de chama, e semelhante. Os aditivosopcionais e as quantidades usadas dependem da aplicação e das propriedadesrequeridas.

Compostos de moldagem de folha (SMC) fabricados da pastade SMC da presente invenção, contêm uma agente reforçador,preferivelmente um agente reforçador fibroso, chamado mecha. Agentesreforçadores fibrosos são adicionados no SMC para conferir resistência eoutras propriedades físicas desejadas aos artigos moldados formados de SMC.Exemplos reforços fibrosos que podem ser usados em SMC incluem fibras devidro, fibras de carbono, fibras de poliéster, e fibras orgânicas naturais taiscomo algodão e sisal. Reforços fibrosos particularmente úteis incluem fios devidro que estão disponíveis em uma variedade de formas incluindo, porexemplo, emaranhados de fiadas de vidro cortadas ou contínuas, tecidos defibra de vidro, vidro cortado e fiadas de vidro cortadas e suas misturas.Materiais reforçadores fibrosos preferidos incluem fibras de vidro de 1,27 cm,2,54 cm, e 5,08 cm.

Os SMC são úteis para preparar artigos moldados,particularmente folhas e painéis. As folhas e os painéis podem ser moldadospor processos convencionais tais como processamento a vácuo ou porprensagem quente. Os SMC são curados por aquecimento, contato comradiação ultravioleta, e/ou catalisador, ou outros meios apropriados. As folhase os painéis podem ser usados para cobrir outros materiais, por exemplo,madeira, vidro, cerâmica, metal, ou plásticos. Também podem ser laminadoscom outros filmes plásticos ou outros filmes protetores. São particularmenteúteis para preparar partes para carros de moradia rebocados por automóvel,automóveis, barcos, e painéis de construção.

Exemplo

<table>table see original document page 26</column></row><table>Qualidade de superfície (SQ), conforme medida peloAnalisador de Imagem Refletida Óptica de Laser, ou LORIA, é determinadapor três medições - índice de Ashland (AI), Nitidez de Imagem (DOI), eAparência de Casca de Laranja (OP). SMC com uma SQ de Classe A étipicamente definido como possuindo um AI < 80, uma DOI > 70 (escala de0-100) e uma OP > 7,0 (escala de 0-10). Uma metodologia preferida para adeterminação de qualidade de superfície é descrita por Hupp (US 4.853.777),cujo conteúdo inteiro é especificamente incorporado como referência paratodos os propósitos.

Em adição à SQ, as propriedades mecânicas do SMC dainvenção foram determinadas. A resistência à tração é medida pelopuxamento de uma amostra em um instrumento Instron como é convencionalna arte. O módulo de tração é determinado como a inclinação da curva detensão-deformação gerada pela medição da resistência à tração. Resistência àflexão é determinada convencionalmente usando um instrumento Instron. Omódulo de flexão é a inclinação da curva de tensão-deformação. Tenacidade éconvencionalmente a área sob a curva de tensão-deformação.

Uma formulação de SMC "resistente" convencional possui aseguinte composição aproximada (baseado em 100 g de resina formulada):48,7 g de um poliéster insaturado (UPE) de reatividade alta em solução deestireno; 16,3 g de um UPE reativo "resistente" em solução de estireno; 7 g deum monômero estireno; e 28 g de aditivos de perfil baixo (LPA) como umasolução a 50% em estireno. Para cada 100 g de 'resina formulada', 190 g decarga carbonato de cálcio; 9 g de espessante contendo óxido de magnésio; 4,5g de desmoldante estearato de zinco; 1,5 g de catalisador perbenzoato debutila terciária; e 0,05 g de um co-ativador (cobalto, 12% em solução) sãocarregados para gerar a 'pasta de SMC'. Formulações de SMC convencionaistipicamente possuem densidades > 1,9 g/cm para partes moldadas. Apresente invenção proporciona partes moldadas possuindo uma densidade de1,45 a 1,6 g/cm ao mesmo tempo mantendo as propriedades mecânicas, SQde Classe A, e tenacidade. A medida que a densidade é reduzida, contudo,manutenção destas propriedades torna-se extremamente difícil. A presenteinvenção proporciona um SMC de densidade baixa, resistente possuindopropriedades mecânicas requeridas pela indústria e SQ de Classe A pelasubstituição de carbonato de cálcio de densidade alta por um pacote aditivoalternativo de cargas de área superficial alta que promovem perfilação baixaeficiente.

O pacote de cargas para SMS de densidade baixa pode incluir1-6 g de nanoargila, 0-20 g de terra diatomácea, 0 a 25 g de mica, 0 a 25 g dewollastonita, 0 a 25 g de fibra de carbono moída e/ou 0 a 60 g de argilacaulim, CaCC>3, grafita ou tri-hidrato de alumínio por 100 g de 'resinaformulada' como definida acima. Combinações destas cargas totalizando 35 a65 g são tipicamente requeridas para manter as propriedades desejadas àmedida que a densidade é abaixada. Contudo, a área superficial alta e a formairregular destas cargas também dá a elas uma demanda de resina muito alta.Até mesmo com o uso de aditivos redutores de viscosidade comerciais, onível ótimo de um tipo de carga individual será limitado por seu impactosobre a viscosidade da pasta de resina. A viscosidade da pasta de resina étipicamente mantida entre 15.000 e 35.000 mPa.s para controlar a 'caída' dapasta e garantir 'umectação' apropriada do reforço de vidro durantepreparação do SMC.

A invenção é ilustrada com um exemplo. Formulações depasta de SMC foram avaliadas para retração e moldadas em painéisreforçados curados. Para avaliar retração, pasta de SMC sem fibra de vidro foimoldada e curada em uma Prensa de Laboratório Carver a 149°C e avaliadapara retração. Para teste adicional, pasta de SMC foi combinada, em umamáquina de SMC, e então moldada a 149°C para formar placas de espessurade 2,54 mm. As placas foram testadas para densidade, aparência de superfície,e resistência mecânica. A aparência de superfície foi analisada usando umanalisador de superfície LORIA para medir AI para 'ondulação de longaduração' e DOI e OP para distorção de superfície de 'curta duração'.

Os dados na Tabela I mostram as formulações contendonanoargila e níveis de carga abaixados requeridos para dar moldagens deSMC de densidade baixa, 1,5-1,6 g/cm . Notar a SQ total excelente decontrole (~1,9 g/cm ). Os dados para formulações TLMl a TLM12 mostramclaramente que obtenção de um SMC de densidade menor com SQ totalaceitável não é simplesmente uma questão de redução do nível de CaCOs. Defato, mostram que uma mistura de cargas específicas, possuindo formas e áreasuperficial diferentes, mostram um sinergismo singular que melhora ocontrole de retração da matriz carregada durante a cura. Esta redução emretração permite que se obtenha SQ de Classe A para painéis compósitosreforçados. Os dados também mostram que a mistura correta de cargas échave. Notar que TLM-5 e TLM-7, que contêm CaCOs, mostramsignificativamente mas retração e SQ reduzida comparados com TLM-6 eTLM-8 onde argila é o terceiro componente de carga.

Deve ser notado que retração de cura da resina carregada podeser significativamente reduzida quando níveis maiores de wollastonita, mica,e terra diatomácea são usados. Contudo, uso de níveis maiores destas cargascausa um grande aumento na viscosidade da pasta de resina e dá 'umectação'de vidro insatisfatória quando se prepara SMC. 'Umectação' insatisfatória defolha causa uma multitude de problemas quando o SMC é moldado, incluindoSQ insatisfatória, propriedades físicas reduzidas, delaminação, e'empolamento'. Em adição, temos verificado que o uso de níveis apenasmodestos de "cargas reforçadoras", tais como wollastonita e mica, ajudasignificativamente a manutenção das propriedades mecânicas, especialmenteos módulos de tração e de flexão, porque os níveis de carga totais sãoreduzidos.Esta invenção mostra a vantagem da incorporação de umamistura única de cargas no pacote de aditivos. Estas cargas promovemperfilação eficiente pelo LPA, e auxiliam na manutenção de propriedadesmecânicas e na resistência da matriz sem aumento da viscosidade da pastapara acima da faixa de 15.000 a 35.000 centipoise que é tipicamente desejadapara preparação de folha de SMC. Estas cargas podem incluir nanoargilascomerciais ou preparadas in situ, caulim, terra diatomácea, mica, wollastonita,grafita, fibra de carbono moído, cargas baseadas em celulose, e semelhante.

Outros aspectos da presente invenção referem-se aos métodose processos para fabricar partes de construção e de veículo compósitasmoldadas possuindo uma densidade menor do que 1,6 gramas por centímetrocúbico. Em um aspecto os métodos compreendem misturar resinatermorrígida de poliéster insaturado, um monômero etilenicamente insaturadocapaz de copolimerizar com a resina de poliéster insaturado, um aditivo deperfil baixo termoplástico, iniciador de radicais livres, aditivo espessantehidróxido ou óxido de metal alcalino-terroso,e uma composição de cargacompósita de nanoargila. De acordo com um aspecto, o compósito denanoargila é proporcionado como uma composição pré-formada. De acordocom outro aspecto, o compósito de nanoargila é formado in situ dos materiaisprecursores.

De acordo com um aspecto do método, os vários materiaisiniciais são misturados para formar uma pasta que é dispensada sobre umfilme de suporte acima e abaixo de um leito de roving cortado, formando umafolha de moldagem. De acordo com um aspecto, a folha de moldagem éenvelopada em um filme de suporte e consolidada. De acordo com outrosaspectos do método, a folha é maturada até ser alcançada uma viscosidade demoldagem de 3 milhões a 70 milhões centipoise e a folha ser não-pegajosa.Após consolidação, a folha é solta do filme de suporte.

De acordo com vários aspectos do método da invenção, a folhaconsolidada é moldada em partes compósitas a serem montadas em veículos.As folhas podem ser moldadas em materiais de construção compósitos. Deacordo com um aspecto do método, as folhas são posicionadas em um moldeaquecido e comprimidas sob pressão por meio da qual um fluxo uniforme deresina, carga e vidro ocorre para fora para as bordas de citada parte. Tabela 2demonstra o desempenho do SMC da invenção em várias temperaturas demoldagem. De acordo com um aspecto, a folha é aquecida no molde para umatemperatura de 1210C a 152°C. Em um aspecto preferido a folha é aquecidapara uma temperatura de 132°C a 143°C. Em um aspecto mais preferido afolha é aquecida para uma temperatura de 135°C a 140,5°C. Tabela 3demonstra o desempenho do SMC da invenção em várias pressões demoldagem. Em um aspecto, as folhas são moldadas em uma pressão de 1.379kPa a 9.653 kPa; preferivelmente de 2.758 kPa a 5.516 kPa.

De acordo com os aspectos preferidos, a pasta é composta decomponentes auxiliares que podem incluir cargas minerais, cargas orgânicas,monômeros auxiliares, modificadores de impacto de borracha, reforçadores deresina, iniciadores orgânicos, estabilizadores, inibidor, espessantes,promotores de cobalto, agentes de nucleação, lubrificantes, plastificantes,extensores de cadeia, colorantes, agentes desmoldantes, agentes antiestáticos,pigmentos, retardantes de chama, e suas misturas.

A descrição acima da invenção ilustra e descreve a presenteinvenção. Adicionalmente, a descrição mostra e descreve apenas asmodalidades preferidas da invenção mas, como mencionado acima, é para serentendido que a invenção é capaz de uso em várias outras combinações,modificações, e ambientes e é capaz de mudanças e modificações dentro doescopo do conceito da invenção como aqui expressado, comensurável com osensinamentos acima e/ou a capacidade ou o conhecimento da arte relevante.As modalidades descritas aqui acima são adicionalmente intencionadas paraexplicarem os melhores modos conhecidos de praticar a invenção e parapermitirem que outras pessoas experientes na arte utilizem a invenção em taisou outras modalidades e com as várias modificações requeridas pelasaplicações ou usos particulares da invenção. Conseqüentemente, a descriçãonão é intencionada para limitar a invenção à forma aqui descrita. Também, éintencionado que as reivindicações anexadas sejam entendidas para incluirmodalidades alternativas.

INCORPORAÇÃO COMO REFERÊNCIA

Todas as publicações, patentes, e publicações de pedido depatente pré-concedido citadas neste relatório descritivo são aqui incorporadascomo referência, em suas totalidades respectivas e para qualquer um ou todosos propósitos, como se cada pedido de patente ou publicação individual fosseespecífica e individualmente indicado para ser incorporado como referência.Pedidos especificamente copendentes (números ainda não concedidos,Números de Protocolo de Procurador 20435-00168 e 20435-00169) e pedidocopendente 10/123.513 são aqui incorporados em suas totalidades respectivaspara todos os propósitos.

Claims (37)

1. Formulação de pasta de composto de moldagem de folha(pasta de SMC), caracterizada pelo fato de compreender:uma resina termorrígida;um monômero etilenicamente insaturado;um aditivo de perfil baixo; euma composição de carga de nanoargila, na qual a citada pastade SMC possui uma densidade menor do que 1,25 g/cm .

2. Formulação de pasta de SMC de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que citada composição de carga de nanoargilacompreende:uma argila inorgânica em camadas;um agente intercalante orgânico;terra diatomácea; eargila caulim.

3. Formulação de pasta de SMC de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a citada argila inorgânica em camadascompreende uma argila selecionada do grupo consistindo de filossilicatos,vermiculitas, minerais de illita, hidróxidos duplos em camadas, cloretos ehidróxidos de metal mistos, e suas misturas.

4. Formulação de pasta de SMC de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que o citado agente intercalante orgânicocompreende um agente selecionado do grupo consistindo de sais de amônioquaternário, organometálicos, aminas terciárias, polímeros enxertados, e suasmisturas.

5. Formulação de pasta de SMC de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que o agente intercalante preferido compreendeum sal de amônio quaternário.

6. Formulação de pasta de SMC de acordo com a reivindicação- 2, caracterizada pelo fato de que a citada composição de carga de nanoargilaadicionalmente compreende um agente facilitador de intercalação selecionadodo grupo consistindo de monômeros, resinas, e suas misturas.

7. Formulação de pasta de SMC de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que o citado agente facilitador de intercalação éestireno.

8. Formulação de pasta de SMC de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a citada argila caulim possui um tamanho departícula de cerca de 1 mícron a cerca de 5 mícrons.

9. Formulação de pasta de SMC de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de adicionalmente compreender uma carga mineralreforçadora.

10. Formulação de pasta de SMC de acordo com areivindicação 9, caracterizada pelo fato de que a citada carga mineral éselecionada do grupo consistindo de mica, wollastonita, e suas misturas.

11. Formulação de pasta de SMC de acordo com areivindicação 1, caracterizada pelo fato de adicionalmente compreender umacarga orgânica selecionada do grupo consistindo de grafita, fibra de carbonomoída, celuloses, polímeros, suas misturas.

12. Formulação de pasta de SMC de acordo com areivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a citada resina termorrígida éuma resina de poliéster insaturado de alongamento alto, resistente.

13. Formulação de pasta de SMC de acordo com areivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o citado UPE de alongamentoalto, resistente compreende um UPE de maleato de [polietileno] glicolmodificado com pelo menos um substituinte selecionado do grupo consistindode ácidos dibásicos aromáticos, ácidos dibásicos alifáticos, glicóis[poliglicóis] possuindo de 2 a 8 átomos de carbono, e suas misturas.

14. Formulação de pasta de SMC de acordo com areivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o citado monômeroetilenicamente insaturado é selecionado do grupo consistindo de acrilato,metacrilatos, metacrilato de metila, acrilato de 2-etil-hexila, estireno, divinil-benzeno e estirenos substituídos, acrilatos multifuncionais, dimetacrilato deetileno-glicol, triacrilato de trimetilol-propano, e suas misturas.

15. Formulação de pasta de SMC de acordo com areivindicação 14, caracterizada pelo fato de que um monômero etilenicamenteinsaturado preferido é estireno.

16. Formulação de pasta de SMC de acordo com areivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o citado aditivo de perfil baixoé uma resina termoplástica.

17. Formulação de pasta de SMC de acordo com areivindicação 16, caracterizada pelo fato de que a citada resina termoplásticade perfilação baixa é selecionada do grupo consistindo de poliéster saturado,poliuretano, poli(acetato de vinila), poli(metacrilato de metila), poliestireno,poliéster epóxido-estendido, e suas misturas.

18. Formulação de pasta de SMC de acordo com areivindicação 1, caracterizada pelo fato de adicionalmente compreender umintensificador de LPA.

19. Formulação de pasta de SMC de acordo com areivindicação 1, caracterizada pelo fato de adicionalmente compreender ummodificador de impacto de borracha.

20. Formulação de pasta de SMC de acordo com areivindicação 19, caracterizada pelo fato de que o citado modificador deimpacto de borracha compreende um material elastomérico.

21. Formulação de pasta de SMC de acordo com areivindicação 1, caracterizada pelo fato de adicionalmente compreender umaditivo selecionado do grupo consistindo de iniciadores orgânicos,estabilizadores, inibidor, espessantes, promotores de cobalto, agentes denucleação, lubrificantes, plastificantes, extensores de cadeia, colorantes,agentes desmoldantes, agentes antiestáticos, pigmentos, retardantes de chama,e suas misturas.

22. Composto de moldagem de folha (SMC) de densidadebaixa, caracterizado pelo fato de compreender:um material de mecha fibrosa; e a pasta de SMC de acordocom a reivindicação 1, no qual a citada folha de SMC possui uma densidademenor do que cerca de 1,6 g/cm .

23. Artigo de manufatura, caracterizado pelo fato decompreender o SMC de densidade baixa de acordo com a reivindicação 22.

24. Artigo de manufatura de acordo com a reivindicação 24,caracterizado pelo fato de possuir uma Qualidade de Superfície de Classe A.

25. Método de fabricar um artigo de manufatura, caracterizadopelo fato de compreender aquecer sob pressão o SMC de densidade baixa deacordo com a reivindicação 23.

26. Método de fabricar um composto de moldagem de folha(SMC) de densidade baixa, caracterizado pelo fato de compreender:proporcionar um compósito de nanoargila formulado;proporcionar uma resina de poliéster insaturado;proporcionar um monômero olefinicamente insaturado capazde copolimerizar com a citada resina de poliéster insaturado; ecurar a citada mistura, desde que a densidade de citadamoldagem de SMC curada seja menor do que cerca de 1,6 g/cm3.

27. Método de fabricar um SMC de densidade baixa de acordocom a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de adicionalmentecompreender:proporcionar um aditivo de perfil baixo; eproporcionar um intensificador de aditivo de perfil baixo.

28. Método de fabricar um SMC de densidade baixa de acordocom a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de adicionalmentecompreender proporcionar componentes auxiliares selecionados do grupoconsistindo de cargas minerais, cargas orgânicas, monômeros auxiliares,modificadores de impacto de borracha, reforçadores de resina, iniciadoresorgânicos, estabilizadores, inibidor, espessantes, promotores de cobalto,agentes de nucleação, lubrificantes, plastificantes, extensores de cadeia,colorantes, agentes desmoldantes, agentes antiestáticos, pigmentos,retardantes de chama, e suas misturas.

29. Método de fabricar um composto de moldagem de folha(SMC) de densidade baixa, caracterizado pelo fato de adicionalmentecompreender formar um compósito de nanoargila in situ dentro de umamistura de monômero - resina não curada e curar a citada mistura, no qual acitada moldagem de SMC possui uma densidade menor do que cerca de 1,6g/cm3.

30. Método de fabricar um SMC de densidade baixa de acordocom a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de compreender:proporcionar uma argila inorgânica em camadas,proporcionar um agente intercalação,proporcionar um monômero de intercalação,proporcionar uma resina de poliéster insaturado,proporcionar um monômero olefinicamente insaturado capazde copolimerizar com a resina de poliéster insaturado, ecurar a citada mistura.

31. Método de fabricar um SMC de densidade baixa de acordocom a reivindicação 31, caracterizado pelo fato de adicionalmentecompreender:proporcionar aditivo de perfil baixo; eproporcionar um intensificador para um aditivo de perfil baixo.

32. Método de fabricar um SMC de densidade baixa de acordocom a reivindicação 31, caracterizado pelo fato de adicionalmentecompreender proporcionar componentes auxiliares selecionados do grupoconsistindo de cargas minerais, cargas orgânicas, monômeros auxiliares,modificadores de impacto de borracha, reforçadores de resina, iniciadoresorgânicos, estabilizadores, inibidor, espessantes, promotores de cobalto,agentes de nucleação, lubrificantes, plastificantes, extensores de cadeia,colorantes, agentes desmoldantes, agentes antiestáticos, pigmentos,retardantes de chama, e suas misturas.

33. Processo para preparar partes de construção e de veículocompósitas moldadas possuindo uma densidade menor do que 1,6 gramas porcentímetro cúbico, caracterizado pelo fato de compreender:misturar resina termorrígida de poliéster insaturado, ummonômero olefinicamente insaturado capaz de copolimerizar com a resina depoliéster insaturado, um aditivo de perfil baixo termoplástico, iniciador deradicais livres, agente espessante de hidróxido ou óxido de metal alcalino-terroso, e uma composição de carga compósita de nanoargila;formar uma pasta;dispersar a citada pasta sobre um filme de suporte acima eabaixo de um leito de mecha, formando uma folha de moldagem;envelopar a citada folha no filme de suporte;consolidar a citada folha;maturar a citada folha até ser atingida uma viscosidade demoldagem maturada de 3 milhões a 70 milhões centipoise e a citada folha sernão-pegajosa,liberar a citada folha de citado filme de suporte;comprimir moldando a citada folha em uma parte em ummolde aquecido sob pressão por meio do qual um fluxo uniforme de resina,carga e vidro ocorre para fora para as bordas da citada parte; eremover a citada parte moldada.

34. Processo de acordo com a reivindicação 33, caracterizadopelo fato de que a citada pressão de moldagem para a parte é de 1.379 kPa a 9.653 kPa; preferivelmente de 2.758 kPa a 5.516 kPa.

35. Processo de acordo com a reivindicação 33, caracterizadopelo fato de que a citada temperatura de moldagem para a parte é de 121°C a 157°C; preferivelmente de 132°C a 143°C; e mais preferivelmente de 135°C a 140,5°C.

36. Processo de acordo com a reivindicação 33, caracterizadopelo fato de que a citada parte moldada possui uma qualidade de lisura desuperfície menor do que um índice de Ashland de analisador LORIA de 100.

37. Método de fabricar um SMC de densidade baixa de acordocom a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de adicionalmentecompreender proporcionar componentes auxiliares selecionados do grupoconsistindo de intensificadores de LPA, cargas minerais, cargas orgânicas,monômeros auxiliares, modificadores de impacto de borracha, reforçadores deresina, iniciadores orgânicos, estabilizadores, inibidor, espessantes,promotores de cobalto, agentes de nucleação, lubrificantes, plastificantes,extensores de cadeia, colorantes, agentes desmoldantes, agentes antiestáticos,pigmentos, retardantes de chama, e suas misturas.