ES2327068T3 - Composicion de revestimiento en polvo para revestir superficies de materiales compuestos termoplasticos. - Google Patents
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Abstract
Una composición de revestimiento en forma de polvo para revestir materiales compuestos termoplásticos que comprenden una mezcla íntima que comprende: A) 50 a 99% en peso de al menos un copolímero de etileno y acetato de vinilo con un contenido de acetato de vinilo en el intervalo de 16 a 20% en peso, B) 1 a 50% en peso de al menos una resina ligante, que es una resina de poliolefina y/o de poliacrilato, y C) 0 a 20% en peso de al menos un pigmento y/o una carga, las cantidades de % en peso se basan en el peso total de la composición de revestimiento en forma de polvo A) a C).
Description
Composición de revestimiento en polvo para
revestir superficies de materiales compuestos termoplásticos.
Esta solicitud reivindica la prioridad bajo el
nº 119 del U.S.C. 35 a partir de la solicitud provisional de los
EE.UU. nº de serie 60/707.091, presentada el 10 de Agosto de
2005.
La invención se refiere a una composición de
revestimiento en forma de polvo, para revestir superficies de
sustratos de materiales compuestos termoplásticos, que tiene una
excelente adherencia a los sustratos así como una resistencia al
impacto realzada.
Los materiales compuestos termoplásticos se usan
cada vez más para sustituir piezas metálicas tales como
contenedores, botellas, tubos y piezas de automoción para ahorrar
peso manteniendo mientras tanto el comportamiento mecánico. Los
materiales compuestos termoplásticos se fabrican, por ejemplo, a
partir de fibras paralelas mezcladas en haces compuestas de fibras
termoplásticas tales como fibras de poliolefina y, posiblemente,
también material de fibra de vidrio. Las fibras paralelas en haces
se transforman fácilmente en materiales compuestos termoplásticos
después de varios procesos tales como bobinado de filamento, moldeo,
conformación de diafragma y estratificación de panel. Los
materiales compuestos termoplásticos de este tipo deberían ser
revestidos por una composición de revestimiento adecuada.
El revestimiento de las superficies de sustrato
de poliolefina se conoce muy bien. Las composiciones de
revestimiento de este tipo pueden contener poliolefinas o
poliolefinas cloradas para proporcionar una suficiente adherencia
del revestimiento a la superficie, véase, por ejemplo, el documento
EP-A 679.447. El documento DE-A 197
06 619 describe composiciones de revestimiento curables por UV
(radiación ultravioleta) basadas, por ejemplo, en ésteres del ácido
(met)acrílico, poliésteres insaturados, epóxidos o
poliuretanos insaturados que proporcionan revestimientos
resistentes a los arañazos con buenas propiedades adhesivas en los
sustratos plásticos, tales como los paneles planos
termoplásticos.
Los sustratos de vidrio pueden ser revestidos
por varias composiciones, a menudo en forma de un revestimiento
protector o decorativo descrito, por ejemplo, en los documentos WO
90/05031 y WO 90/05088, en los que las composiciones de
revestimiento son composiciones curables por ultravioleta llevadas
en disolvente basadas en resinas acrílicas.
Se conoce muy bien el uso de copolímeros de
etileno y acetato de vinilo como resinas en composiciones de
revestimiento, en general, para incrementar la flexibilidad y la
adherencia de los revestimientos, así como, proporcionar
impermeabilidad a vapor de agua y a los gases. Se usan,
específicamente, para el aislamiento de cables.
Considerando los materiales compuestos
termoplásticos basados en fibras termoplásticas, los tipos de
composiciones de revestimiento llevadas por disolvente y por agua,
así como las composiciones de revestimiento en forma de polvo
termoestables basadas en polvos basados en poliéster y polvos
termoplásticos no tienen éxito teniendo en cuenta la
impermeabilidad al agua y la adherencia de los revestimientos.
Además, existe la necesidad de proporcionar revestimientos con una
gran homogeneidad de la superficie, que cubre completamente las
fibras abrasivas de los sustratos de material compuesto y han
realzado la resistencia al impacto cuando se aplica a tales
sustratos.
La presente invención proporciona una
composición de revestimiento en forma de polvo definida en la
reivindicación 1.
La composición de revestimiento en forma de
polvo, según la invención, es un revestimiento en forma de polvo de
baja cocción, y tiene excelente adherencia al material compuesto
termoplástico. Especialmente, muestra una mejorada cobertura de
fibras de vidrio abrasivas por revestimiento de materiales
compuestos termoplásticos fabricados a partir de una mezcla de
fibras termoplásticas y material de fibra de vidrio, y finalmente,
proporciona una resistencia al impacto realzada.
La composición de revestimiento en forma de
polvo según la invención es especialmente adecuada para su uso como
una composición de revestimiento pigmentada o no pigmentada para
sustratos termoplásticos basados en un material compuesto de fibras
de vidrio y termoplásticas. La composición de revestimiento en forma
de polvo según la invención proporciona un material compuesto
termoplástico revestido con una composición de revestimiento
termoplástico en forma de polvo de la invención que es completamente
reciclable.
A partir de la lectura de la siguiente
descripción detallada, los especialistas normales en la técnica
entenderán más fácilmente las características y las ventajas de la
presente invención. Debe entenderse que ciertas características de
la invención que, por claridad, se han descrito anteriormente y a
continuación en el contexto de realizaciones separadas, también
pueden proporcionarse combinadas en una sola realización. A la
inversa, también pueden ser proporcionadas por separado o en
cualquier sub-combinación varias características de
la invención que, por brevedad, se describen en el contexto de una
sola realización. Además, las referencias en singular pueden
también incluir el plural (por ejemplo "un", y "una"
pueden estar referidos a uno, o a uno o más de uno e igual para el
género femenino) a menos que en el contexto se establezca,
específicamente, lo contrario.
El uso de valores numéricos en los diversos
intervalos especificados en esta solicitud, a menos que se indique
expresamente lo contrario, se establecen como aproximaciones como si
los valores mínimo y máximo dentro de los intervalos establecidos
estuvieran ambos precedidos de la palabra "aproximadamente". De
esta forma, pueden usarse ligeras variaciones por encima y por
debajo de los intervalos establecidos, para lograr sustancialmente
los mismos resultados como valores dentro de los intervalos.
También, la descripción de estos intervalos se entiende como un
intervalo continuo que incluye cualquier valor entre los valores
mínimo y máximo.
La composición de revestimiento en forma de
polvo según la invención comprende, preferiblemente,
1. A) 80 a 99% en peso de al menos un copolímero
de etileno y acetato de vinilo con un contenido de acetato de vinilo
en el intervalo de 16 a 20% en peso,
2. B) 1 a 20% en peso de al menos una resina
ligante termoplástica y/o termoestable, que es una resina de
poliolefina y/o de poliacrilato,
3. C) 0 a 10% en peso de al menos un pigmento
y/o una carga,
4. D) 0,1 a 10% en peso de al menos un aditivo
usado convencionalmente en la tecnología de revestimientos, y
5. E) 0 a 40% en peso de al menos un aditivo que
fomente la adherencia.
\vskip1.000000\baselineskip
Todas las anteriores cantidades de % en peso se
basan en el peso total de las composiciones de revestimiento en
forma de polvo de A) a D) según la invención.
Adecuados copolímeros de etileno y acetato de
vinilo de componente A) son copolímeros que contienen monómeros de
acetato de vinilo en el intervalo del 16 al 20% en peso. Los
copolímeros de componente A) tienen un índice de flujo del fundido
(MFI) en el intervalo de 50 a 300 g/10 min, prefiriéndose en el
intervalo de 100 a 200 g/10 min, prefiriéndose especialmente en el
intervalo de 120 a 180 g/10 min, según el procedimiento de ensayo
ASTM D 1238-ISO 1133. El MFI es un indicador de la
viscosidad del polímero fundido y su capacidad para formar un
revestimiento uniforme.
Los copolímeros de componente A) pueden usarse
también como una mezcla de copolímeros con un contenido diferente de
monómeros de acetato de vinilo y/o un diferente MFI.
Los copolímeros de componente A) pueden ser
producidos de una manera convencional por reacción de monómeros de
etileno con monómeros de acetato de vinilo.
La composición de revestimiento termoplástico en
forma de polvo de esta invención contiene como componente B)
resinas termoplásticas y/o termoestables, que son resinas de
poliolefina y/o de poliacrilato, en un intervalo preferido de 1 a
20% en peso, especialmente preferido en el intervalo de 1 a 10% en
peso basado en el peso total de la composición de revestimiento en
forma de polvo.
Como componente C) la composición de
revestimiento en forma de polvo de esta invención contiene 0 a 20%
en peso de al menos un pigmento y/o una carga y/o un expansor. La
composición de revestimiento en forma de polvo puede contener
pigmentos transparentes, que confieren color y/o que confieren un
efecto especial, y/o expansores. Pigmentos adecuados que confieren
color son cualquiera de los pigmentos de revestimiento
convencionales de naturaleza orgánica o inorgánica. Ejemplos de
pigmentos inorgánicos u orgánicos que confieren color son dióxido
de titanio, dióxido de titanio micronizado, negro de carbono,
azopigmentos y pigmentos de ftalocianina. Ejemplos de pigmentos que
confieren un efecto especial son los pigmentos metálicos, por
ejemplo, fabricados a partir de aluminio, cobre u otros metales,
pigmentos de interferencia, tales como, pigmentos metálicos
revestidos de óxido metálico, y mica revestida. Ejemplos de cargas
y/o expansores utilizables son dióxido de silicio, un silicato tal
como silicato de aluminio, sulfato de bario, carbonato de calcio,
carbonato de magnesio y carbonatos doble de los mismos.
La composición de revestimiento en forma de
polvo según la invención puede contener como componente D) los
constituyentes y aditivos convencionales en la tecnología de
revestimientos en forma de polvo, tales como los agentes de control
de fluidez, agentes opacificantes, catalizadores y estabilizantes.
También pueden añadirse a las composiciones de revestimiento en
forma de polvo compuestos que presenten actividad
anti-microbiana. Los aditivos se usan en un
intervalo de 0,01 a 10% en peso, preferiblemente en un intervalo de
0,1 a 5% en peso basado en el peso total de la composición de
revestimiento en forma de polvo. Como estabilizante se prefiere el
uso de estabilizantes térmicos y/o UV.
Como ingrediente E), la composición de
revestimiento en forma de polvo según la invención puede contener 0
a 40% en peso de al menos un aditivo que fomente la adherencia.
Ejemplos son resinas y resinas hidrogenadas, hidrocarburos e
hidrocarburos hidrogenados tales como resinas alifáticas y/o
aromáticas, resinas aromáticas de monómeros puros, monómeros puros
hidrogenados, ceras de poliolefinas modificadas químicamente,
resinas de polietileno o polipropileno injertadas con anhidrido
maleico, copolímeros de etileno y anhidrido maleico, copolímeros de
propileno y anhidrido maleico, y ceras copolímeros de etileno y
propileno.
La composición de revestimiento en forma de
polvo según la invención puede contener también reticulantes para
reticular los componentes A) y/o B). Ejemplos de reticulantes son
peróxidos, aminas, fosfatos de alcoholes conocidos por los
especialistas de la técnica. Los reticulantes pueden usarse en
cantidades en el intervalo de, por ejemplo, 0 a 20% en peso basado
en el peso total de la composición de revestimiento en forma de
polvo.
La composición de revestimiento en forma de
polvo según la invención puede prepararse por técnicas de
fabricación convencionales usadas en la industria de revestimientos
en forma de polvo. Por ejemplo, los ingredientes usados en la
composición de revestimiento en forma de polvo, pueden mezclarse y
calentarse a una temperatura para fundir la mezcla y después la
mezcla se estruye. El material extruido se granula entonces y
después se tritura hasta un polvo fino, que puede clasificarse
según el tamaño de grano deseado, por ejemplo, hasta un tamaño medio
de partícula de 20 a 200 micrómetros.
La composición de revestimiento en forma de
polvo de esta invención puede aplicarse por pulverización,
pulverización térmica o a la llama o por procedimientos de
revestimiento en lecho fluidizado, todos ellos conocidos por los
especialistas de la técnica.
La composición de revestimiento puede aplicarse
a la superficie substrato como revestimiento de imprimación o como
capa de revestimiento en una estructura de película multicapa.
Preferiblemente, la composición de revestimiento puede aplicarse
como primera capa de revestimiento directamente sobre la superficie
del sustrato.
Las composiciones de revestimiento en forma de
polvo aplicadas según la invención pueden revestirse con al menos
una capa de revestimiento, por ejemplo, un revestimiento superior
que puede ser cualquier tipo de los revestimientos superiores, por
ejemplo, un revestimiento superior en forma de polvo UV o un
revestimiento superior
líquido.
líquido.
En ciertas aplicaciones, el sustrato que ha de
revestirse puede precalentarse antes de la aplicación del polvo,
por ejemplo, en un intervalo de 30 a 200ºC, preferiblemente, en un
intervalo de 100 a 140ºC, dependiendo del tipo de sustrato
termoplástico. Por ejemplo, normalmente se usa gas en varias etapas
de calentamiento, pero también se conocen otros métodos, por
ejemplo, microondas, IR o NIR.
Después de aplicar la composición de
revestimiento en forma de polvo según la invención sobre materiales
compuestos termoplásticos se calienta posteriormente a una
temperatura superior al intervalo de fusión de la composición de
revestimiento, pero por debajo de la temperatura de fusión del
material compuesto termoplástico, por ejemplo, en un intervalo de
temperatura de 80 a 220ºC, dependiendo del tipo de sustrato
termoplástico. El calentamiento posterior puede hacerse por
calentamiento con gas o aire, por ejemplo, en un horno, y/o IR o NIR
como se sabe en la técnica, para terminar de formar la película
sobre el sustrato y curar la película.
Si se desea, son posibles también procedimientos
de curado duales. Curado dual quiere decir un procedimiento de
curado en el que la composición aplicada puede ser curada tanto por
radiación de alta energía como por procedimientos de curado
térmicos conocidos por un especialista. La radiación de alta energía
quiere decir radiación (UV) ultravioleta o radiación de haz
electrónico, llevada a cabo, por ejemplo, en una unidad de cinta
equipada con uno o más emisores de radiación UV o con uno o más
emisores de radiación UV colocados frente al objeto que ha de ser
irradiado, o a la zona que ha de ser irradiada, o al substrato que
ha de ser irradiado, y/o los emisores de radiación UV se mueven uno
con respecto a otro durante la irradiación. La composición de
revestimiento en forma de polvo según la invención puede contener,
por tanto, fotoiniciadores en cantidades de, por ejemplo, 0,1 a 7%
en peso, respecto al total de sólidos en las resinas y
fotoiniciadores, por ejemplo, benzoína y derivados, acetofenona y
derivados, hidroxialquilfenonas y óxidos de acilfosfinas.
Los substratos que pueden considerarse, son
sustratos que consisten en materiales compuestos termoplásticos
fabricados a partir de material de fibra termoplástica. Tales
sustratos pueden ser, por ejemplo, fibras paralelas mezcladas en
haces compuestas de fibras de poliolefina, por ejemplo, polietileno
y/o polipropileno, de poliésteres termoplásticos y/o de poliamidas.
Los materiales compuestos termoplásticos pueden también fabricarse a
partir de una mezcla de material de fibra termoplástica y de
material de fibra de vidrio de este tipo. Las fibras paralelas en
haces se transformaron fácilmente en materiales compuestos
termoplásticos después de varios procesos, tales como bobinado de
filamento, moldeo con vacío, estratificación de panel, estampación
por termoformado o conformación por diafragma. Los materiales
compuestos termoplásticos se usan en las industrias de automoción,
tuberías, cilindros, botellas o contenedores. Los sustratos pueden
ser, también, piezas de plástico reforzadas por tales tipos de
fibras, por ejemplo, cuerpos o piezas de cuerpo de automoción e
industriales.
La composición de revestimiento según la
invención es especialmente adecuada para revestir materiales
compuestos termoplásticos basados en materiales de fibra
termoplástica y material de fibra de vidrio en una relación en un
intervalo de 60:40 a 10:90. Lo preferido es un bobinado de filamento
de fibras de polipropileno y fibras de vidrio, por ejemplo, en una
relación de fibras de polipropileno y fibras de vidrio de 30:70.
La presente invención se define, además, en los
siguientes Ejemplos.
Los siguientes Ejemplos ilustran la
invención.
\vskip1.000000\baselineskip
Las cantidades son partes en peso.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Los componentes de la formulación se mezclan
juntos por mezclado en seco y después por mezclado en fundido usando
una extrusora a una temperatura de 100 a 160ºC. Después de enfriar,
la formulación se tritura por micronización, y se tamiza hasta
partículas con un tamaño de partículas entre 20 y 200 \mum.
La composición de revestimiento en forma de
polvo que resulta se aplica a una estructura termoplástica de
cilindro mediante bobinado de filamento de fibras de polipropileno y
fibras de vidrio en una relación de fibras de polipropileno y fibras
de vidrio de 1:3.
El cilindro termoplástico se calienta
previamente a una temperatura de 90 a 100ºC. El polvo se aplica
electrostáticamente sobre un cilindro calentado previamente mediante
pistolas de pulverización de polvo en una pasada. El cilindro
revestido se calienta posteriormente en un horno con temperaturas en
un intervalo de 120 a 130ºC.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
El procedimiento de medida del espesor del
revestimiento desestratificado abarca el uso de instrumentos
magnéticos para la medida no destructiva del espesor de
revestimientos no magnéticos (desestratificados) sobre metales
férreos u otra base magnética. Estos instrumentos miden cualquier
atracción magnética entre un imán y el metal base, influenciado por
la presencia del revestimiento, o la reluctancia de un camino de
flujo magnético que pasa a través del revestimiento y el metal
base. Como resultado, el espesor del revestimiento termoplástico en
forma de polvo según la invención se midió en un intervalo de
300-600 \mum.
El equipo usado para medir la adherencia es una
herramienta de corte, una guía de cortar, una regla, una cinta y un
cristal de aumento. Para este ensayo se requieren muestras limpias y
secas. Las etapas son las siguientes: Seleccionar una zona sin
defectos ni imperfecciones superficiales menores. Hacer 6 cortes de
aproximadamente 20 mm de longitud y separar los cortes 2 mm
cortando a través de la película hasta el sustrato en un movimiento
uniforme. Limpiar la zona, colocar el centro de la cinta sobre la
rejilla y, en 90 \pm 30 segundos, remover la cinta cogiendo el
extremo libre de la cinta en un ángulo lo más cerca de 180º.
Inspeccionar la zona de rejilla y evaluar la adherencia de acuerdo
con la escala ilustrada en la norma. Como resultado, se logró una
evaluación de adherencia de 5B, es decir, se removió el 0% de zona
de revestimiento.
El equipo usado para el ensayo de impacto es un
probador de impacto Erichsen por caída de un peso conforme con la
descripción general esbozada en ASTM D 2794. Las muestras de ensayo
se acondicionaron durante 24 horas a 23ºC. El ensayo de impacto se
llevó a cabo usando el procedimiento detallado en la norma. El
examen de la zona impactada se hizo usando un microscopio Nikon con
20 aumentos. Como resultado del ensayo, no ocurrió fallo en el lado
del impacto en la muestra de material compuesto termoplástico
revestida con la composición de revestimiento termoplástico en forma
de polvo según la invención ensayada con una fuerza de impacto de 10
J.
Claims (11)
1. Una composición de revestimiento en forma de
polvo para revestir materiales compuestos termoplásticos que
comprenden una mezcla íntima que comprende:
A) 50 a 99% en peso de al menos un copolímero de
etileno y acetato de vinilo con un contenido de acetato de vinilo en
el intervalo de 16 a 20% en peso,
B) 1 a 50% en peso de al menos una resina
ligante, que es una resina de poliolefina y/o de poliacrilato, y
C) 0 a 20% en peso de al menos un pigmento y/o
una carga,
las cantidades de % en peso se basan en el peso
total de la composición de revestimiento en forma de polvo
A) a C).
A) a C).
\vskip1.000000\baselineskip
2. La composición de revestimiento en forma de
polvo según la reivindicación 1 que comprende
A) 80 a 99% en peso de al menos un copolímero de
etileno y acetato de vinilo con un contenido de acetato de vinilo en
el intervalo de 16 a 20% en peso,
B) 1 a 20% en peso de al menos una resina
ligante, que es una resina de poliolefina y/o de poliacrilato,
C) 0 a 10% en peso de al menos un pigmento y/o
una carga, y
D) 0,1 a 10% en peso de al menos un aditivo
usado convencionalmente en la tecnología de revestimientos.
las cantidades de % en peso se basan en el peso
total de las composiciones de revestimiento en forma de polvo
A) a D).
A) a D).
\vskip1.000000\baselineskip
3. La composición de revestimiento en forma de
polvo según la reivindicación 1, en la que el copolímero de acetato
de vinilo del componente A) tiene un índice de fluidez del fundido
en un intervalo de 120 a 180 g/10 min.
4. La composición de revestimiento en forma de
polvo según las reivindicaciones 1-3, en la que la
resina de poliolefina y/o de poliacrilato tiene un contenido de 1 a
10% en peso basado en el peso de la composición de revestimiento en
forma de polvo.
5. Un procedimiento para revestir materiales
compuestos termoplásticos aplicando la composición de revestimiento
en forma de polvo según la reivindicación 1 y para curar dicha
composición de revestimiento a una elevada temperatura.
6. El procedimiento para revestir materiales
compuestos termoplásticos según la reivindicación 5, en el que el
material compuesto se fabrica a partir de una mezcla de material de
fibra termoplástica y material de fibra de vidrio en una relación de
60:40 a 10:90.
7. El procedimiento para revestir materiales
compuestos termoplásticos según la reivindicación 6, en el que el
material compuesto se selecciona del grupo que consiste en un
sistema de fibras en haces construidas por un bobinado de filamento,
construido por moldeo con vacío, por conformación de diafragma y
estratificación de panel.
8. El procedimiento para revestir materiales
compuestos termoplásticos según la reivindicación 5, en el que el
material compuesto se calienta previamente.
9. El procedimiento según la reivindicación 5,
en el que la composición de revestimiento se aplica como una sola
capa y/o como un revestimiento de base, una capa media y/o una capa
superior de un revestimiento multicapa.
10. Un material compuesto termoplástico
revestido con la composición de revestimiento según la
reivindicación 1 y curado.
11. El uso de la composición de revestimiento en
forma de polvo de las reivindicaciones 1-4 para
revestir materiales compuestos termoplásticos fabricados a partir de
mezcla de fibras termoplásticas y de material de fibra de
vidrio.
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