ES2322565T3 - Sistema de revestimiento para extrusiones flexibles. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de cierre flexible para automóviles que comprende una formulación de revestimiento que comprende resina curable por UV y un fotoiniciador, caracterizado porque la formulación de revestimiento se aplica a una extrusión de termoplásticos flexibles, la resina comprende una dispersión de poliuretano (PUD) basada en agua y el fotoiniciador se dispone para activar la reticulación de la resina cuando se expone a luz UV con una longitud de onda en el intervalo de 200 a 400 nm.
Description
Sistema de revestimiento para extrusiones
flexibles.
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La presente invención se refiere a un sistema de
cierre flexible según el preámbulo de la reivindicación 1. Un
sistema de cierre de este tipo es conocido del documento US
4635947A.
Los sistemas de cierre para automóviles se
fabrican de una gama de cauchos sintéticos y materiales
termoplásticos fabricados generalmente por extrusión. El caucho
sintético más común es EPDM (etileno, propileno, dieno monómero)
mientras que los termoplásticos tienden a ser Elastómeros
Termoplásticos (TPEs), Olefinas Termoplásticas (TPOs) o Vulcanizado
Termoplástico (TPVs). Tanto si van a formar canales para el
deslizamiento de la ventanilla, burletes o cierres de
embellecedores laterales, todos requieren que se les aplique un
revestimiento a su superficie para mejorar las propiedades
químicas, físicas y mecánicas del cierre.
Actualmente, los sistemas de revestimiento están
basados en fibras floculadas de poliéster, poliuretano o sistemas
de resina de silicona o sus combinaciones. Las fibras floculadas de
poliéster están unidas a la superficie del cierre por medio de un
adhesivo activado por el calor.
Los materiales de resina de silicona y
poliuretano pueden ser dispersiones y/o disoluciones en agua
desionizada o mezclas de disolventes orgánicos. Estas resinas están
típicamente reticuladas, empleando usualmente monómeros de
isocianato para desarrollar las propiedades físicas y mecánicas de
los revestimientos curados.
Las especies lubricantes utilizadas en los
presentes revestimientos son principalmente PTFE
(Politretrafluoroetileno) o silicona, suministradas en forma de
dispersión, disolución o micropolvo.
Las formulaciones de revestimiento se aplican
por técnicas convencionales de pulverización, cepillado, escurrido
e inmersión. El mecanismo de activación del curado es el
calentamiento físico del componente del cierre vía combinaciones de
aire caliente, IR (frecuencia de la luz) y o UHF (frecuencia de las
partículas), y es proporcionado por hornos de túnel, de entre 10 y
40 metros de longitud. El tiempo de curado para estos sistemas de
revestimiento existentes es típicamente entre 1 y 15 minutos,
dependiendo de las instalaciones de horno disponibles.
Es un objetivo de la presente invención
proporcionar un sistema de revestimiento para una extrusión flexible
que no requiere un prolongado tiempo de curado y que puede por lo
tanto evitar el uso de largos hornos de túnel.
Según la invención, se proporciona una
formulación de revestimiento para una extrusión termoplástica
flexible, formulación de revestimiento que comprende una resina
curable y un disolvente o dispersante para la resina, y en la que
la resina es una resina curable por UV. La resina es una PUD
(dispersión de poliuretano) y el disolvente/dispersante es agua. La
formulación incluye un fotoiniciador y preferentemente un agente de
reticulación y preferentemente también un agente de reducción de la
fricción.
Preferentemente la PUD es una resina alifática
de base agua o una mezcla de tales resinas. Los ejemplos incluyen
Neorad R440 y Neorez R600, de los cuales es particularmente
preferido una mezcla de ambas.
El fotoiniciador activa la reticulación de la
dispersión PUD cuando se expone a luz UV de 200-400
nm (UVA, UVB y UVC) para formar una película flexible seca que lo
une al substrato. Los fotoiniciadores apropiados incluyen Irgacure
184 y otros. Un fotoiniciador preferido puede ser
1-[4-(2-hidroxietoxi)-fenil]-2-hidroxi-2-metil-1-propano-1-ona
(Irgacure 2959).
El agente de reducción de la fricción es
preferentemente PTFE, que está preferentemente en la forma de un
micropolvo que tiene un tamaño medio de partícula de 8 \mum. Un
agente de reducción de la fricción particularmente preferido es
Fomblin FE2O EG, una microemulsión acuosa basada en
perfluoropoliéter.
La formulación puede incluir también uno o más
agentes de humedecimiento, tensioactivos y pigmentos. Los agentes
de humedecimiento apropiados incluyen i.) Acrilato de poliéster y
silicona Tegorad 2200N, Aditivo de deslizamiento y flujo, ii.)
Copolímero de siloxano y poliéter Tegoglide 450. Los tensioactivos
apropiados incluyen FC430, Zonyl FSG, Tinuvin 292, Tinuvin 1130 y
Tinuvin 144.
La PUD puede representar de 40 a 80% en peso,
preferentemente de 60 a 80% en peso, más preferentemente 40% en
peso de la formulación, excluyendo el disolvente/dispersante.
El fotoionizador puede representar de 1 a 5% en
peso, preferentemente de 3 a 5%, más preferentemente 3% en peso de
la formulación, excluyendo el disolvente/dispersante.
El agente de reducción de la fricción puede
representar de 5 a 30% en peso, preferentemente de 10 a 25%, más
preferentemente 10% en peso de la formulación, excluyendo el
disolvente/dispersante.
La PUD puede estar presente en el
disolvente/dispersante en una concentración de 38 a 32% en peso,
preferentemente de 40 a 41% en peso, por ejemplo NeoRad R440 o
NeoRez R600 (uretanos alifáticos de base agua fabricados por
NeoResins) de los cuales es particularmente preferida una mezcla de
ambos.
\global\parskip1.000000\baselineskip
La formulación se pueden aplicar al producto
extruído continuamente, sobre la extrusión, o se pueden aplicar al
producto después de darlo forma. Se puede aplicar por cualquier
método apropiado, por ejemplo, por aplicación por pulverización a
mano y aplicación de pulverización automatizada, cepillado,
escurrido, inmersión.
Las fuentes UV apropiadas incluyen UVA
315-400 nm, UVB 280-315 nm, UVC
200-280 nm. Una fuente preferida es UV A, B, C. El
curado de la resina puede tardar de 1 a 2 segundos pero típicamente,
el curado completo puede durar menos de 1 segundo. Además, el
curado se puede efectuar a temperatura ambiente. De este modo el
sistema de la invención sustancialmente reduce la longitud del
horno de curado y el tiempo de curado y permite la formación de una
película resistente flexible de baja fricción, curando el
revestimiento en <1 segundo, comparada con los requerimientos de
curado tradicional de 1-15 min a entre
150-180ºC. El revestimiento puede tener un valor
del coeficiente de fricción dinámica <0,9, y un valor del
coeficiente de fricción estática <0,9, y sus propiedades
incluyen buena resistencia a los disolventes, flexibilidad,
resistencia al agua, propiedades de desprendimiento de la helada,
resistencia al calor y la humedad. Se puede aplicar a perfiles
extruidos hechos de Elastómeros Termoplásticos (TPE), Olefinas
Termoplásticas (TPO)
y Vulcanizados Termoplásticos (TPV). Preferentemente, el revestimiento se aplica a un substrato extruído de TPE.
y Vulcanizados Termoplásticos (TPV). Preferentemente, el revestimiento se aplica a un substrato extruído de TPE.
En una forma particularmente preferida, la
presente invención proporciona una formulación que combina el uso
de un perfluoropoliéter con un sistema basado en resina de PUD de
base agua curable por UV, apropiado para la aplicación por
pulverización, cepillado, escurrido, inmersión, etc., que, cuando se
aplica sobre los substratos anteriormente mencionados, ofrece una
película flexible con elasticidad de >100%, preferentemente 120%
o incluso 150%, en extensión, reteniendo las propiedades de
resistencia mecánica y química descritas anteriormente. En
contraste, los revestimientos curados por UV existentes están
limitados a aplicaciones en las que no se requiere la elasticidad
de la película de revestimiento, y en muchos casos se evita. La
presente invención es capaz de formular un revestimiento curado por
UV resistente pero muy flexible que tiene flexibilidad repetible
para su aplicación sobre aplicaciones de sistemas de cierre
dinámico, en una amplia gama de substratos.
En una realización preferida, la presente
invención proporciona una formulación de revestimiento que tiene
aplicación en sistemas de cierre en los que el fin es proporcionar
un cierre que tiene un revestimiento que retiene su flexibilidad
durante la flexión y deformación repetida del cierre. Este alto
grado de flexibilidad repetible del revestimiento es de particular
importancia en cierres "burlete", que incluyen, entre otros,
cierres de puerta, capó y maletero para automóviles, que están
expuestos a repetida compresión y descompresión estructural.
La presente invención exhibe varias ventajas
adicionales. A medida que las evaluaciones medioambientales
continuas están forzando más bajos límites VOC, los revestimientos
UV de la presente invención tienen baja o nula emisión de
disolventes usando agua como disolvente/dispersante.
La formulación se puede proporcionar en forma de
un sistema aplicado por pulverización de 1-pack, que
tiene duración en el envase incrementada comparada con un
revestimiento reticulado de 2 packs, como se usa en los sistemas de
la técnica anterior. Se reduce enormemente el desecho establecido en
línea, la medida del grosor/inspección del revestimiento se puede
medir segundos después del curado comparado con los 3 minutos de
tiempo de curado para el curado convencional, reduciendo
enormemente la pérdida de revestimiento y substrato.
Se requieren menores instalaciones de
producción. Los sistemas del estado de la técnica actual emplean
hornos de túnel con una longitud típica de entre 10 y 40 metros. La
presente invención requiere una fuente de luz cerrada de dos metros
de longitud, reduciendo por ello las longitudes de la línea de
extrusión en un factor de, por lo menos, 5. El sistema puede dar
como resultado también costes de energía más bajos comparados con
hornos de curado convencionales, de IR o microondas. El nuevo equipo
se puede acoplar fácilmente a las líneas de producción
existentes.
El reciente incremento de la concienciación
medioambiental ha dado como resultado una tendencia hacia un mayor
uso de materiales reciclables. Esta tendencia es particularmente
evidente en la industria de automoción en la que se está ejerciendo
presión sobre los fabricantes para reemplazar las aplicaciones de
caucho y plásticos por materiales reciclables. La presente
invención proporciona una ventaja adicional porque las formulaciones
de revestimiento tienen aplicación en el revestimiento de
materiales termoplásticos que se pueden reciclar.
La invención puede permitir también el uso
incrementado de TPE's, polímeros que combinan las propiedades de
servicio de los elastómeros con las propiedades de procesado de los
termoplásticos, como material de substrato en el futuro. Estos
incluyen:
- i.)
- Mezclas de cauchos con termoplásticos (EPDM y polipropileno (PP) y caucho natural/polipropileno (NR/PP))
- ii.)
- Copolímeros de bloques blandos
- iii.)
- Copolímeros de bloques duros.
Los materiales sensibles a la temperatura tales
como TPEs, TPVs y TPOs requieren curado a baja temperatura a
alrededor de 100ºC para prevenir la distorsión de su superficie o
propiedades mecánicas. Esto se consigue actualmente usando un
sistema reticulado catalizado. Hay problemas de salud y seguridad
con los catalizadores de organoestaño usados. Sin embargo, el
curado con UV se lleva a cabo a temperatura ambiente dando como
resultado una temperatura del substrato de alrededor de 40ºC que no
da como resultado ninguna alteración obvia o distorsión de la
superficie o de las propiedades mecánicas del substrato. Este
procedimiento de curado de UV se puede diseñar sin incremento de
temperatura asociado al procedimiento de curado (sistemas de curado
en frío) si se requiere.
La invención se puede llevar a la práctica de
varios modos y algunas realizaciones se ilustrarán ahora en los
siguientes ejemplos.
Ejemplo
1
Un substrato extruido de EPDM se sometió a un
pretratamiento que consiste en la aplicación de una imprimación
basada en disolvente. Se preparó una formulación X mezclando:
- \quad
- %
- PUD (NeoRad R-440)
- 60,0 (40% de sólidos)
- PUD (NeoRez R-600)
- 20,0 (40% de sólidos)
- Poliéter fluorado
- 10,0
- Fotoiniciador A o B (véase a continuación)
- 3,0 (se equipara a 40% de disolución)
- N-metil-2-pirrolidona (NMP)
- 4,0
- Agentes de humedecimiento
- 3,0
La formulación X se aplicó a una muestra fuera
de la línea del substrato con un WFT (grosor de la película húmeda)
de 15-20 \mu. Se retiró el agua por calentamiento
durante 2 minutos a de 120 a 150ºC. El curado por UV se efectuó a
continuación por exposición a una fuente de UV de lámpara de
mercurio de UVA, UVB y UVC durante 1,0 segundo. Se encontró que el
revestimiento tenía un DFT (grosor de la película seca) de alrededor
de 15 \mu. Estaba bien adherida y era resistente a la abrasión
permaneciendo flexible y con baja fricción.
A. El revestimiento contiene 2 fotoiniciadores
(Irgacure 184: Irgacure 819) en una mezcla [1:1] (peso/peso):
Irgacure 184
CAS 947-19-3
1-hidroxi-ciclohexil-fenil-cetona
Irgacure
819
CAS
162881-26-7
Óxido de bis
(2,4,6-trimetilbenzoil)-fenilfosfina.
B. El revestimiento contiene un fotoiniciador
(Irgacure 2959)
Irgacure 2959
CAS
106797-53-9
1-[4-(2-hidroxietoxi)-fenil]-2-hidroxi-2-metil-1-propano-1-ona
Ejemplo
2
Una extrusión de TPE se pretrató por descarga de
corona al salir del extrusor y a continuación se pulverizó con una
formulación X (véase el Ejemplo 1 para los detalles). La formulación
se pulverizó hasta un WFT de 15-20 \mu. El
substrato extruído tenía una temperatura inherente de alrededor de
100ºC y de este modo no era necesaria una retirada de agua
separada. El substrato pulverizado se expuso a la misma fuente UV a
una velocidad de 10 a 20 m/min. Esto produjo un revestimiento
totalmente curado con un DFT de alrededor de 15 \mu después de
menos de 1 segundo de exposición a la fuente UV.
Cuando se emite la energía de la luz UV, se
absorbe por el fotoiniciador en el revestimiento móvil (la película
de revestimiento "húmeda"), provocando que se fragmente en
especies reactivas (radicales libres). Los radicales libres
reaccionan con los compuestos insaturados en la formulación líquida,
dando como resultado la polimerización.
Etapas
Claims (6)
1. Un sistema de cierre flexible para
automóviles que comprende una formulación de revestimiento que
comprende resina curable por UV y un fotoiniciador,
caracterizado porque la formulación de revestimiento se
aplica a una extrusión de termoplásticos flexibles, la resina
comprende una dispersión de poliuretano (PUD) basada en agua y el
fotoiniciador se dispone para activar la reticulación de la resina
cuando se expone a luz UV con una longitud de onda en el intervalo
de 200 a 400 nm.
2. Un sistema de cierre según la reivindicación
1, en el que la extrusión es una extrusión de Elastómero
Termoplástico (TPE).
3. Un sistema de cierre según cualquier
reivindicación precedente, en el que la formulación incluye un
agente de reducción de la fricción.
4. Un sistema de cierre según cualquier
reivindicación precedente, en el que la resina representa de 40 a
80% en peso de la formulación excluyendo el dispersante.
5. El uso de una formulación de revestimiento
que comprende una resina curable por UV y un fotoiniciador para
revestir una extrusión de termoplásticos flexibles, comprendiendo la
resina una dispersión de poliuretano (PUD) basada en agua y estando
el fotoionizador dispuesto para activar la reticulación de la resina
cuando se expone a luz UV con una longitud de onda en el intervalo
de 200 a 400 nm.
6. Un uso según la reivindicación 5, en el que
la extrusión es una extrusión de Elastómero Termoplástico (TPE).
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