ES2261121T3 - Material compuesto estratificado con una capa intermedia hecha de un material sintetico termoplastico. - Google Patents
Material compuesto estratificado con una capa intermedia hecha de un material sintetico termoplastico.Info
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Abstract
Un material compuesto estratificado que abarca una base de soporte fabricada con un polímero termoplástico, una capa intermedia dispuesta sobre esa base, y una capa vulcanizada aplicada a la capa intermedia, donde la capa intermedia está compuesta por un material no tejido de polipropileno con un grosor de 0, 001 a 1 mm.
Description
Material compuesto estratificado con una capa
intermedia hecha de un material sintético termoplástico.
La presente invención trata de un material
compuesto estratificado que abarca una base de soporte fabricada
con un polímero termoplástico, una capa intermedia dispuesta sobre
esa base, y una capa vulcanizada aplicada a la capa intermedia,
donde la capa intermedia está compuesta por un material no tejido de
polipropileno con un grosor de 0,001 a 1 mm.
Los materiales compuestos estratificados
conocidos hasta ahora, se utilizan particularmente en la industria
de los muebles y en la industria de equipamientos domésticos, y
consisten, esencialmente, en una capa base hecha de fibras de
madera o de madera o de hojas de papel individuales moldeadas por
presión con la adición de resina, a las cuales se aplican capas
decorativas, así como otras capas vulcanizadas, conocidas como
recubrimientos, usando calor y presión. Las capas decorativas
usadas aquí, presentan, con frecuencia, un patrón de madera,
metálico o de mármol. En muchos casos las capas decorativas se
utilizan junto con las capas vulcanizadas aplicadas a estas, bajo
la forma de láminas.
Sin embargo, una desventaja de los materiales
compuestos estratificados de este tipo, es que son hasta cierto
punto susceptibles a la penetración de humedad en la capa núcleo
desde los bordes, puesto que las fibras de madera y la madera, así
como las hojas de papel individuales, tienden a hincharse cuando se
exponen a la humedad. Además, los materiales compuestos
estratificados de este tipo son relativamente complicados de
moldear.
En una amplia variedad de usos industriales, por
ejemplo en la industria del automóvil o eléctrica, existe la
necesidad de materiales de superficie que, por una parte, posean una
elevada resistencia a la compresión y que, por otra parte, posean
una resistencia comparativamente elevada a la temperatura, y que,
además, se puedan fabricar fácilmente con efectos decorativos.
Los materiales de superficie usados durante
mucho tiempo en la producción de muebles cuentan con dos o más
capas, incluyendo una capa base, una capa decorativa y una capa
vulcanizada superpuestas. Estas capas, con la ayuda de otras capas
unidas, por ejemplo hechas de papel o de películas adhesivas,
producen un material compuesto estratificado decorativo. Sin
embargo, un material compuesto estratificado de este tipo es muy
complicado producir, posee con frecuencia un alto contenido de
formaldehídos, y presenta comportamiento de hinchamiento
desventajoso.
En la DE-A 1 97 22 339 se da a
conocer un material compuesto estratificado que abarca una capa base
hecha de polipropileno, una capa decorativa superpuesta y una capa
vulcanizada aplicada a la capa decorativa. La aplicación anterior
DE-A 19 858 173, por otra parte, describe un
material compuesto estratificado hecho de una capa base de otros
varios polímeros termoplásticos como, por ejemplo, ciertos tipos de
copolímeros de estireno o polioximetileno y/o tereftalato de
polibutileno, y además, una capa decorativa aplicada y una capa
vulcanizada superpuesta. Ejemplos de las características de los
materiales compuestos estratificados de este tipo, con una capa
base hecha de polímeros termoplásticos, son, en comparación con los
materiales compuestos estratificados convencionales con capas base
hechas de madera, fibras de madera o papel: resistencia elevada a
la temperatura y a la humedad, una mejor resistencia mecánica y un
procesamiento más sencillo. Sin embargo, cierto grado de rigidez y
de fragilidad en las capas poliméricas individuales, quiere decir
que los materiales compuestos estratificados conocidos por la
DE-A 19 722 339 y la DE-A 19 858
173, aún presentan ciertas desventajas en lo referente al proceso y
formar, particularmente en formar tridimensional para dar los
componentes para el moldeo, en especial en el moldeo tridimensional
necesario para producir componentes en el sector automovilístico,
el sector de materiales domésticos y el sector eléctrico. Además, a
veces se encuentra que los materiales compuestos estratificados de
este tipo presentan una estabilidad mecánica insatisfactoria,
atribuible a una leve deficiencia en la adherencia entre la capa
base y la capa decorativa y/o la capa vulcanizada.
En la EP-A 1 010 520 se describe
como el estado de la técnica según el artículo 54(3) y (4) de
la EPÜ, un laminado que contiene un capa base formada por un
polímero termoplástico, además de polipropileno, una capa
intermedia sobre esta, una capa decorativa sobre la capa intermedia
y una capa vulcanizada sobre la capa decorativa. La capa intermedia
debe estar formada por un material sintético termoplástico, además
de propileno, y mostrar una buena unión entre la capa base y la
capa decorativa.
En la FR-A 2673575 se describe
un laminado compuesto por una capa base de polímero termoplástico,
una capa textil de un material sintético termoplástico sobre ella,
y de una capa sobre la capa textil de un papel impregnado con
resina de melamina, que, dado el caso, puede estar vulcanizada. El
laminado conocido se puede utilizar para paneles de pared o como
encimera.
Es un objeto de la presente invención superar
las desventajas descritas y proporcionar un material compuesto
estratificado mejorado que, entre otras cosas, se pueda moldear muy
fácilmente en dos o tres dimensiones y que, debido a una elevada
adherencia entre las capas individuales, posea una estabilidad
mecánica muy elevada. Dicho material compuesto estratificado debe
resultar también muy fácil de pigmentar.
En consecuencia, se desarrolla un material
compuesto estratificado que abarca una base de soporte fabricada
con un polímero termoplástico, una capa intermedia dispuesta sobre
esa base, y una capa vulcanizada aplicada a la capa intermedia,
donde la capa intermedia está compuesta por un material no tejido de
polipropileno con un grosor de 0,001 a 1 mm.
En una modificación del material compuesto
estratificado de la presente invención, este puede también abarcar
una capa decorativa aplicada a la capa intermedia entre la capa
intermedia y la capa vulcanizada. En el material compuesto
estratificado de la presente invención, también resulta viable como
capa intermedia adecuada, una capa decorativa dispuesta sobre esta,
de manera opcional, y una capa vulcanizada aplicada a la capa
intermedia o bien a la capa decorativa, de manera que esté presente
en ambos lados de la base de soporte hecha de polímero
termoplástico, lo que da lugar a una estructura sándwich con la capa
base en el centro.
El material de la capa base puede abarcar,
basado en el peso total de la capa base, del 1 al 60% en peso,
preferiblemente del 5 al 50% en peso, de manera particularmente
preferente del 10 al 40% en peso, de material de relleno, como
sulfato de bario, hidróxido de magnesio o talco con tamaños de
partícula medios de a partir de 0,1 a 10 \mum, medidos según la
DIN 66 115, madera, lino, tiza, fibras de vidrio, fibras de vidrio
revestidas, fibras de vidrio largas o cortas, granos de cristal o
las mezclas de estos. El material de la capa base puede abarcar
también los aditivos habituales, como estabilizadores para la
protección contra la acción de la luz, la radiación UV o el calor,
pigmentos, hollín, lubricantes, retardadores de llama, agentes
expansores y similares, en las cantidades habituales y
requeridas.
Ejemplos de polímeros termoplásticos que forman
la capa base son polipropileno, polietileno, cloruro de polivinilo,
polisulfonas, poliéter cetonas, poliésteres, policicloolefinas,
poliacrilatos y polimetacrilatos, poliamidas, policarbonato,
poliuretanos, poliacetales, tales como polioximetileno, tereftalatos
de polibutileno y poliestirenos. Los homopolímeros y los
copolímeros de estos polímeros termoplásticos se pueden utilizar
aquí. La capa base preferiblemente abarca también, además de los
materiales de relleno, polipropileno, polioximetileno, tereftalato
de polibutileno o el poliestireno, particularmente copolímeros de
estireno que proporciones subordinadas de uno o más comonómeros,
tales como butadieno, \alpha-metilestireno,
acrilonitrilo, vinilcarbazol, o bien ésteres de ácido acrílico,
metacrílico o itacónico. La capa base del material compuesto
estratificado según la presente invención, puede abarcar también
materiales reciclados hechos a partir de esos polímeros
termoplásticos.
Por polioximetilenos se entiende en la presente
homo- o copolímeros de aldehídos, por ejemplo de formaldehído, o de
acetales cíclicos, que contengan enlaces
carbono-oxígeno repetitivos en la molécula y posean
un índice de fusión del caudal (MFR) según ISO 1133 de 5 a 40 g/10
min., particularmente de 5 a 30 g/10 min., a 230ºC con una carga de
2,16 kg.
El tereftalato de polibutileno usado
preferiblemente es un producto de esterificación de peso molecular
más grande de ácido tereftálico y de butilenglicol con un índice de
fusión del caudal (MFR) según ISO 1133 de 5 a 50 g/10 min.,
particularmente de 5 a 30 g/10 min., a 230ºC con una carga de 2,16
kg.
Los copolímeros de estireno viables son,
particularmente, los copolímeros que tienen hasta un 45% en peso,
preferiblemente hasta un 20% en peso, de acrilonitrilo
copolimerizado. Los copolímeros de este tipo, hechos de estireno y
de acrilonitrilo (SAN), poseen un índice de fusión del caudal (MFR)
según ISO 1133 de 1 a 25 g/10 min., particularmente a partir de 4 a
20 g/10 min., a 230ºC con una carga de 2,16 kg.
Otros copolímeros de estireno cuyo uso es
igualmente preferible contiene hasta el 35% en peso, particularmente
hasta el 20% en peso, de acrilonitrilo copolimerizado y el hasta un
35% en peso, particularmente hasta un 30% en peso, de butadieno
copolimerizado. El índice de fusión del caudal de los copolímeros de
este tipo, fabricados a partir de estireno, acrilonitrilo y
butadieno (ABS) según ISO 1133 es de 1 a 40 g/10 min.,
particularmente de 2 a 30 g/10 min., a 230ºC con una carga de 2,16
kg.
Otros materiales usados para la capa base son,
particularmente, las poliolefinas, tales como polietileno o
polipropileno, preferiblemente el último. Para los propósitos de la
presente invención, los polipropilenos son homo- o copolímeros de
propileno. Los copolímeros de propileno contienen cantidades
subordinadas de monómeros copolimerizables con propileno, por
ejemplo 1-alquenos C_{2}-C_{8},
como etileno, 1-buteno, 1-penteno o
1-hexeno. También resulta posible utilizar uno o dos
comonómeros diferentes.
Ejemplos de materiales particularmente adecuados
para la capa base son los homopolímeros de propileno o los
copolímeros de propileno con hasta un 50% en peso de otros
1-alquenos copolimerizados con hasta 8 átomos de
carbono. En este documento, los copolímeros de propileno son
copolímeros estadísticos o copolímeros en bloque o de impacto. Si
los copolímeros de propileno presentan una estructura estadística,
contienen, por lo general, hasta un 15% en peso, preferiblemente
hasta un 6% en peso, de otros 1-alquenos con hasta 8
átomos de carbono, particularmente etileno,
1-buteno o una mezcla de etileno y
1-buteno.
Los copolímeros de propileno en bloque o de
impacto, son polímeros que resultan de una preparación de dos
etapas en la cual, en primer lugar, se prepara un homopolímero de
propileno o un copolímero de propileno estadístico con hasta un 15%
en peso, preferiblemente hasta un 6% en peso, de otros
1-alquenos con hasta 8 átomos de carbono. Sobre tal
se polimeriza luego un copolímero de
propileno-etileno con un contenido de etileno del 15
al 80% en peso. El copolímero de propileno-etileno
puede contener también otros 1-alquenos
C_{4}-C_{8}. La cantidad de copolímero de
propileno-etileno polimerizada, le suele
proporcionar al producto final un contenido del 3 al 60% en peso
del copolímero producido en la segunda etapa.
La polimerización para preparar el polipropileno
puede utilizar un sistema catalizador Ziegler-Natta.
Los sistemas catalizadores de este tipo, utilizados en la presente,
son particularmente los que tienen, además de un componente sólido
que contenga titanio a), cocatalizadores bajo la forma de compuestos
orgánicos de aluminio b) y compuestos donadores de electrones
c).
También resulta posible, no obstante, utilizar
sistemas catalizadores basados en compuestos de metaloceno y/o
basados en complejos metálicos activos en la polimerización.
Específicamente, los sistemas catalizadores
Ziegler-Natta convencionales abarcan un componente
sólido que contiene titanio, entre otro haluros o alcoholatos de
titanio trivalente o tetravalente, junto con un compuesto de
magnesio con halógeno, capas base inorgánicas de óxido, tales como
gel de silica, y otros compuestos donantes de electrones. Estos
son, en particular, derivados del ácido carboxílico, cetonas,
éteres, alcoholes o compuestos de organosilicona.
El componente sólido que contiene titanio se
puede preparar mediante métodos conocidos en sí. Ejemplos de estos
se describen, por ejemplo, en la EP-A 45 975,
EP-A 45 977, EP-A 86 473,
EP-A 171 200, GB-A 2 111 066,
US-A 4 857 613 y US-A 5 288 824.
Preferiblemente se utiliza el método dado a conocer en la
DE-A 195 29 240.
Los compuestos de aluminio b) adecuados, con
excepción de los compuestos del trialquilaluminio, son aquellos en
los que un grupo alquilo ha sido remplazado por un grupo alcoxi o
por un átomo de halógeno, por ejemplo por cloro o por bromo. Los
grupos alquilo pueden ser idénticos o diferentes. Se puede tratar de
grupos alquilo lineales o ramificados. Se le da preferencia al uso
de los compuestos de trialquilaluminio cuyos grupos alquilo tengan,
cada uno, de 1 a 8 átomos de carbono, por ejemplo trimetilaluminio,
trietilaluminio, triisobutilaluminio, trioctilaluminio o
metildietilaluminio, o a las mezclas de estos.
Además del compuesto de aluminio b), se suelen
utilizar los compuestos donantes de electrones c) como otro
cocatalizador. Ejemplos de estos son los ácidos carboxílicos mono o
polifuncionales, los anhídridos carboxílicos y los ésteres
carboxílico, así como las cetonas, los éteres, los alcoholes, las
lactonas, los compuestos organofosforados y los compuestos del
organosiliconados. Estos compuestos donantes de electrones c) pueden
ser idénticos o diferentes a los compuestos donantes de electrones
usados para preparar el componente sólido que contiene titanio
a).
Otros compuestos que se pueden utilizar para
preparar el polipropileno, en lugar de los sistemas catalizadores
Ziegler-Natta, son los compuestos de metaloceno y/o
los complejos metálicos que son activos en la polimerización.
Por metalícenos se entiende compuestos complejos
hechos a partir de metales de los grupos de transición de la tabla
periódica con ligandos orgánicos, y estos, junto con compuestos
formadores de iones de metaloceno, dan lugar a sistemas
catalizadores eficaces. Cuando se utilizan para preparar
polipropileno, los complejos de metaloceno en el sistema
catalizador se encuentran generalmente bajo la forma de capa base.
Las capas base usadas con frecuencia son óxidos inorgánicos, pero
también cabe la posibilidad de utilizar capas base orgánicas bajo
la forma de polímeros, por ejemplo poliolefinas. Se le otorga
preferencia a los óxidos inorgánicos descritos anteriormente, los
cuales se utilizan también para preparar el componente sólido que
contiene titanio a).
Los átomos centrales presentes en los
metalocenos usados generalmente son titanio, circonio o hafnio,
preferiblemente circonio. Por lo general, el átomo central presenta
un enlace \pi a, al menos, un grupo ciclopentadienilo,
generalmente sustutido, y también a otros sustituyentes. Los otros
sustituyentes pueden ser halógeno, hidrógeno o radicales orgánicos,
preferiblemente flúor, cloro, bromo o yodo, o un grupo alquilo
C_{1}-C_{10}. El grupo ciclopentadienilo puede
ser también un componente de un sistema heteroaromático
apropiado.
Los metalocenos preferidos contienen átomos
centrales enlazados, mediante dos enlaces \pi idénticos o
diferentes, a dos grupos ciclopentadienilo sustituidos, y se le
otorga especial preferencia a aquellos en los que haya
sustituyentes de los grupos ciclopentadienilo enlazados a ambos
grupos ciclopentadienilo. Se le otorga especial preferencia a los
complejos cuyos grupos ciclopentadienilo sustituidos o no
sustituidos, también presenten una substitución mediante grupos
cíclicos en dos átomos de carbono adyacentes, y los grupos cíclicos
pueden estar también integrados en un sistema heteroaromático.
Otros metalocenos preferidos tienen solamente un
grupo ciclopentadienilo sustituido o no sustituido que, no
obstante, contiene, al menos, un sustituyente también enlazado al
átomo central.
Los compuestos de metaloceno apropiados son, por
ejemplo
dicloruro de etileno
bis(indenil)circonio,
dicloruro de etileno
bis(tetrahidroindenil)circonio,
dicloruro de
difenilmetileno-9-flúorenilciclopentadienilcirconio,
dicloruro de
dimetilsilanodiilbis(3-terc.-butil-5-metilciclopentadienilo)-circonio,
dicloruro de
dimetilsilanodiil(2-metil-4-azapentaleno)
(2-metil-4(4'-metilfenil)indenil)-circonio,
dicloruro de
dimetilsilanodiil(2-metil-4-tiapentaleno)
(2-etil-4(4'-terc.-butilfenil)indenil)-circonio,
dicloruro de
etanodiil(2-etil-4-azapentaleno)
(2-etil-4(4'-terc.-butilfenil)indenil)-circonio,
dicloruro de
dimetilsilanodiilbis(2-metil-4-azapentaleno)-circonio,
dicloruro de
dimetilsilanodiilbis(2-metil-4-tiapentaleno)-circonio,
dicloruro de
dimetilsilanodiilbis(2-metilindenil)-circonio,
dicloruro de
dimetilsilanodiilbis(2-metilbencindenil)-circonio,
dicloruro de
dimetilsilanodiilbis(2-metil-4-fenilindenil)-circonio,
dicloruro de
dimetilsilanodiilbis(2-metil-4-naftilindenil)-circonio,
dicloruro de
dimetilsilanodiilbis(2-metil-4-isopropilindenil)-circonio
o
dicloruro de
dimetilsilanodiilbis(2-metil-4,6-diisopropilindenil)-circonio
y también los correspondientes compuestos de dimetilcirconio.
Los compuestos de metaloceno son conocidos u
obtenibles mediante métodos conocidos en sí. Otros catalizadores
que se pueden utilizar son mezclas de compuestos de metaloceno de
este tipo, así como los complejos de metaloceno descritos en la
EP-A 416 815.
Los sistemas catalizadores de metaloceno también
abarcan compuestos formadores de iones de metaloceno. Los
compuestos adecuados son los ácidos fuertes, neutrales de Lewis, los
compuestos iónicos con los cationes del ácido de Lewis y los
compuestos iónicos con los ácidos de Bronsted como catión. Ejemplos
de estos son el tris(pentafluorofenil)borano, el
tetraquis(pentafluorofenil)borato o las sales de
N,N-dimetilanilinio. Otros compuestos formadores de
iones de metaloceno adecuados son los compuestos de cadena abierta o
cíclicos de aluminoxano. Estos se preparan haciendo reaccionar
trialquilaluminio con agua y son, por lo general, mezclas de
moléculas de cadena lineal y cíclicas de diversas longitudes.
Los sistemas catalizadores de metaloceno pueden
abarcar también compuestos organometálicos de los metales del
primer, segundo y tercer grupo principal de la tabla periódica, por
ejemplo n-butil-litio,
n-butil-n-octilmagnesio,
triisobutilaluminio, trietilaluminio o trimetilaluminio.
Los polipropilenos que se utilizan para la capa
base se preparan mediante polimerización en, al menos, una zona de
reacción, y también, con frecuencia, en dos o más zonas de reacción
dispuestas en serie (cascada de reactor), en fase gaseosa, en
suspensión o en fase líquida (fase en masa). Los reactores usados
pueden ser aquellos habituales para la polimerización de
1-alquenos C_{2}-C_{8}. Ejemplos
de reactores adecuados son, entre otros, reactores de tanque de
agitación continuada, reactores tipo bucle y reactores de lecho
fluidizado. El tamaño de los reactores no es de importancia
significativa en este contexto y depende del resultado que se
pretenda alcanzar en cada zona de reacción.
Los reactores usados son, particularmente,
reactores de lecho fluidizado, así como reactores de lecho de polvo
horizontalmente o verticalmente agitados. El lecho de reacción para
el proceso según la presente invención, se compone generalmente del
polímero hecho de 1-alquenos
C_{2}-C_{8} polimerizado en el reactor
respectivo.
Los polipropilenos usados como capas base se
preparan mediante la polimerización bajo condiciones convencionales
de reacción de 40 a 120ºC, particularmente de 50 a 100ºC, y en
presiones de 10 a 100 bares, particularmente de 20 a 50 bares.
Los polipropilenos usados como capas base
presentan generalmente un índice de fusión del caudal (MFR) según
ISO 1133 de 0,1 a 200 g/10 min, particularmente de 0,2 a 100 g/10
min, a 230ºC con una carga de 2,16 kilogramos.
La capa base usada en el material compuesto
estratificado según la presente invención, puede ser también una
mezcla, es decir, una mezcla de diversos polímeros termoplásticos,
por ejemplo una mezcla hecha de un copolímero de estireno con
acrilonitrilo y de un copolímero hecho de butadieno y de
acrilonitrilo.
Según la presente invención, el material
compuesto estratificado abarca como capa intermedia entre la capa
base y la capa vulcanizada, una capa de un polipropileno
termoplástico, la cual está compuesta por un material no tejido de
un grosor de 0,001 a 1,0 mm, particularmente de 0,005 a 0,3 mm.
El material compuesto estratificado según la
presente invención puede, según un acondicionamiento preferido,
abarcar una capa decorativa sobre la capa intermedia, entre la capa
intermedia y la capa vulcanizada.
La capa decorativa puede estar compuesta de un
material sintético con un grabado o una coloración, o una
combinación de ambos, y puede, por ejemplo, ser un laminado listo
para utilizar. Sin embargo, la capa decorativa también puede estar
formada por papel o por tela, o por un material tipo tela, tipo
papel, tipo madera o tipo metal. Algunos ejemplos pueden ser capas
decorativas hechas de un material tipo aluminio o un material tipo
acero inoxidable, o de un material tipo piel, tipo seda, tipo
madera, tipo corcho o tipo linóleo. La capa decorativa también
haber sido impregnada con resinas acrílicas, resinas fenólicas,
resinas de urea o resinas de melamina; en cuyo caso el grado de
resinificación puede ser del 50 al 300%, particularmente del 100 al
300%, basado en el peso de la capa decorativa. El peso de la capa
decorativa es generalmente de 10 a 200 g/m^{2}, particularmente
de 30 a 150 g/m^{2}, y de manera particularmente preferente de 50
a 130 g/m^{2}.
La capa vulcanizada (recubrimiento) dispuesta
sobre la capa decorativa se compone preferiblemente de un plástico
termoestable, por ejemplo de un papel saturado con resina acrílica,
resina fenólica, resina de melamina o resina de urea, reticulada
por la exposición a presión o calor durante la producción del
material compuesto estratificado. El peso de la capa vulcanizada
(recubrimiento) es generalmente de 10 a 300 g/m^{2},
particularmente de 15 a 150 g/m^{2}, y de manera particularmente
preferente de 20 a 70 g/m^{2}.
Para la disposición de la capa vulcanizada
(recubrimiento) en la capa intermedia, por uno o, opcionalmente,
ambos lados, también resulta viable utilizar un laminado listo para
utilizar. También resulta posible aplicarle a la capa intermedia un
laminado listo para utilizar, compuesto por una capa decorativa y el
recubrimiento. Los laminados listos para utilizar de este tipo se
conocen en sí y se obtienen, entre otras compañías, por parte de
Melaplast en Schweinfurt, Alemania.
El grosor total del material compuesto
estratificado según la presente invención es de 1 a 100 mm,
preferiblemente de 1 a 20 mm, particularmente de 1,5 a 10 mm, y la
capa base acumula al menos un 80%, preferiblemente al menos el 90%,
del grosor total.
Los materiales compuestos estratificados según
la presente invención se pueden preparar mediante un proceso en el
que los materiales para la capa intermedia, la capa decorativa, si
se utiliza, y la capa vulcanizada se presentan en forma de hojas
finas, en cada caso, y luego se unen entre 150 y 300ºC,
particularmente entre 160 y 280ºC, al material para la capa base.
La capa intermedia, la capa decorativa, si se utiliza, y la capa
vulcanizada (recubrimiento), también se puede utilizar en este caso
combinadas como un laminado listo para utilizar, que es además una
hoja.
También resulta viable que la capa intermedia,
la capa decorativa, si se utiliza, y la capa vulcanizada, se unan
unas a otras en primer lugar sumergiéndolas en un baño de pegamento
o usando tiras adhesivas finas en una prensa, preferiblemente en
una prensa de correa doble, y aplicarle luego ese material compuesto
a la capa base. También puede resultar recomendable en este caso
que el material compuesto formado por la capa intermedia, la capa
decorativa, si se utiliza, y la capa vulcanizada, se moldee en
primer lugar en dos dimensiones mediante un proceso de moldeo
térmico y/o mediante moldeo directo, por ejemplo, en un molde de
inyección, y luego se combine, mediante recubrimiento en molde,
extrusión o moldeado por presión en caliente, con el termoplástico
que vaya a formar la capa base. Si la capa base y la capa intermedia
se componen de termoplásticos idénticos, la adherencia entre las
dos capas es muy
elevada.
elevada.
El proceso para producir el material compuesto
estratificado según la presente invención se pude modificar también
formando el material compuesto estratificado en tres dimensiones,
después de un tratamiento térmico precedente en a entre 150 y
300ºC, particularmente a entre 150 y 250ºC, y de manera
particularmente preferente a entre 160 y 200ºC. Este método puede
producir, por ejemplo, moldeados para la industria eléctrica, para
la ingeniería o para la industria automovilística.
También resulta viable utilizar métodos de
procesamiento de marciales sintéticos convencionales en la industria
para producir el material compuesto estratificado según la presente
invención, enlazando la capa vulcanizada con la capa intermedia, la
capa decorativa, si se utiliza, y la capa base. Ejemplos de estos
métodos de procesamiento convencionales son el moldeado por
inyección, el moldeado por extrusión y el moldeado por prensado en
caliente, de las capas individuales.
En el moldeado por inyección, las capas
individuales, es decir, la capa base, la capa intermedia, la capa
decorativa, si se utiliza, y la capa vulcanizada (o las dos últimas
capas juntas en forma de laminado listo para utilizar), o se
moldean directamente, de antemano, mediante un proceso de moldeo
térmico y luego se recubre en molde conjuntamente en un molde de
inyección, o bien se moldean directamente y se recubren en molde
conjuntamente cuando se encuentran en el molde para la inyección.
Esto se puede realizar en un lado o en ambos lados, y en el último
caso la disposición presenta la capa intermedia, la capa decorativa,
si se utiliza, y la capa vulcanizada, en ambos lados de la capa
base. Este procedimiento de moldeado por inyección se lleva a cabo,
por lo general, a entre 150 y 300ºC, particularmente a entre 180 y
280ºC, preferiblemente a entre 190 y 270ºC, y bajo presiones de
entre 50 y 100 N/cm^{2}, particularmente de entre 60 y 80
N/cm^{2}. Las temperaturas y las presiones que se presentan en el
molde de inyección alcanzan tanto un enlazado muy bueno de la capa
termoplástica intermedia con la capa base termoplástica, como un
curado adicional del material compuesto estratificado según la
presente invención. Comparado con los materiales compuestos
estratificados conocidos hasta ahora, este material resulta muy
flexible y fácil de moldear en pasos de proceso subsecuentes.
En el proceso de extrusión, la capa intermedia,
la capa decorativa, si se utiliza, y la capa vulcanizada del
material compuesto estratificado según la presente invención, se
unen entre sí mediante la aplicación en uno o ambos lados de la
capa base termoplástica utilizando los rodillos de calandria o
rodillos de grabado con control de temperatura (un proceso conocido
como laminación). Las temperaturas usadas en este caso son,
generalmente, de entre 150 y 300ºC, particularmente de entre 160 y
250ºC, preferiblemente de entre 170 y 220ºC, y las presiones
oscilan entre 40 y 200 N/cm^{2}, particularmente entre 50 y 100
N/cm^{2}. Esto proporciona una adherencia muy buena de las hojas
individuales entre sí. El material compuesto estratificado
resultante también presenta buenas características de
superficie.
Una versión del proceso de extrusión es la que
se conoce como extrusión del perfil. En ella, las capas individuales
del material compuesto estratificado según la presente invención,
particularmente la capa intermedia, se moldean mediante una unidad
de calibración de una manera tal que se puedan introducir luego, de
manera directa, sobre el perfil real, es decir, la capa base hecho
a partir de un termoplástico.
También resulta viable obtener el material
compuesto estratificado según la presente invención mediante
moldeado por prensado en caliente de las capas individuales. Se
pueden moldear de antemano mediante un proceso de moldeo término
ascendente o, de manera directa, dentro de la prensa. Esto se lleva
a cabo introduciendo gránulos de material termoplástico
directamente sobre un material compuesto laminado compuesto por la
capa intermedia, la capa decorativa, si se utiliza, y la capa
vulcanizada, y moldeando mediante presión por calor esa combinación
a entre 150 y 300ºC, particularmente a entre 160 y 250ºC,
preferiblemente a entre 170 y 230ºC, y con una presión de entre 50
y 120 N/cm^{2}, particularmente entre 80 y 100 N/cm^{2}, con
intervalos de presión de entre 0,5 y 10 minutos, particularmente de
entre 1 y 5 minutos y de manera particularmente preferente de entre
1 y 3 minutos.
La superficie de los materiales compuestos
estratificados obtenidos de este modo también se puede
pigmentar.
Los materiales compuestos estratificados según
la presente invención presentan, entre otras cosas, buenas
características mecánicas debido a la buena adherencia entre las
capas individuales. Son fáciles de moldear en dos o tres
dimensiones y presentan una elevada resistencia a las altas
temperaturas y a los productos químicos.
Los materiales compuestos estratificados según
la presente invención resultan adecuados, entre otras cosas, para
fabricar muebles, revestimientos para el suelo, revestimiento de
madera para la pared o equipamiento doméstico, o para moldeados en
la industria eléctrica, en la ingeniería y en la industria
automovilística.
Los siguientes ejemplos tienen la intención de
describir la presente invención con más detalle. En los ejemplos de
trabajo se utilizaron los siguientes métodos de comprobación:
- -
- el comportamiento a la exposición al vapor se determinó según EN 438- 2.24;
- -
- la resistencia a la abrasión se determinó según EN 438-2.6 a 6000 y 10 000 rpm;
- -
- la resistencia a la compresión se determinó mediante la prueba de la caída de bola según EN 438 con una placa de capa base de 8 mm, tamaño de la impresión: 5,5 mm;
- -
- la resistencia al calor de un cigarrillo se determinó según EN 438-2.18;
- -
- la resistencia a los productos químicos se determinó según DIN 51958;
- -
- la resistencia al rallado se determinó según ISO 1518;
- -
- la resistencia de unión se determinó usando una hoja de afeitar para realizar unos cortes paralelos cruciformes (cortes en cruz) en la superficie de un moldeado. Luego se presionó una cinta adhesiva sobre la superficie cortada y a continuación se despegó de la superficie con firmeza en un ángulo perpendicular a esta. Si no se arrancó ningún segmento de la superficie con la cinta adhesiva, la fuerza en enlace se calificó como "+"; si los segmentos individuales separados ascendían hasta un 10% de la cobertura total, el resultado se calificó como "\pm" y si se retiró más del 10% de la superficie total, el resultado se calificó como "-". La resistencia de unión particularmente buena se calificó como "++".
Un homopolímero de propileno reforzado con un
20% en peso de talco y con un índice de fusión del caudal (MFR)
según ISO 1133, de 15 g/10 min a 230ºC con 2,16 kg, se calentó a
260ºC e se inyectó a una presión de inyección del 80 N/cm^{2} en
una cámara de moldeo por inyección poco profunda, en la que,
previamente, se había introducido una capa intermedia de tela no
tejida polimérica sintética fabricada a partir del mismo
homopolímero de propileno, así como un laminado listo para
utilizar. El laminado listo para utilizar estaba compuesto por una
película decorativa hecha de papel impregnado en resina y una capa
vulcanizada (recubrimiento), asimismo hecha de papel impregnado en
resina. El molde se enfrió dentro de un período de 0,5 minutos a una
temperatura de 50ºC, mientras se mantenía una presión de 80
N/cm^{2}, luego se abrió la cámara de moldeo por inyección y se
retiró el material compuesto estratificado resultante. Los
resultados de las pruebas en el material compuesto estratificado se
recogen en la siguiente tabla.
Se repitió el ejemplo 1 bajo condiciones
similares con el mismo laminado listo para utilizar, pero el
material para la capa base y la capa intermedia no tejida
polimérica sintética de la tela era un homopolímero no reforzado de
propileno con un índice de fusión del caudal (MFR) según ISO 1133 de
15 g/10 min a 230ºC con 2,16 kg. El homopolímero de propileno se
calentó a 250ºC, se inyectó con una presión de inyección del 70
N/cm^{2} en una cámara de moldeo por inyección poco profunda y,
como en el ejemplo 1, se unió a la tela no tejida polimérica
sintética y al laminado listo para utilizar.
Ejemplo comparativo
A
Se repitió el ejemplo 1 bajo condiciones
similares y usando el mismo homopolímero de propileno que la capa
base, así como el mismo laminado listo para utilizar, pero la capa
intermedia no tejida usada en este caso fue un papel impregnado en
resina. Los resultados de las pruebas en el material compuesto
estratificado resultante se enumeran en la siguiente tabla.
La tabla demuestra que, en comparación con los
materiales compuestos estratificados conocidos en el estado de la
técnica anterior, el material compuesto estratificado según la
presente invención, que cuentan con una capa intermedia hecha de un
termoplástico presenta, entre otras cosas, una estabilidad mecánica
más elevada, es decir, una mayor resistencia a la compresión, así
como una mayor resistencia a la abrasión y una mejor adhesión. Los
materiales compuestos estratificados según la presente invención
resultan además fáciles de moldear en dos o tres dimensiones.
Claims (14)
1. Un material compuesto estratificado que
abarca una base de soporte fabricada con un polímero termoplástico,
una capa intermedia dispuesta sobre esa base, y una capa vulcanizada
aplicada a la capa intermedia, donde la capa intermedia está
compuesta por un material no tejido de polipropileno con un grosor
de 0,001 a 1 mm.
2. Un material compuesto estratificado, según la
reivindicación 1, donde también se aplica una capa decorativa,
dispuesta sobre la capa intermedia y entre la capa intermedia y la
capa vulcanizada.
3. Un material compuesto estratificado, según la
reivindicación 1 ó 2, donde la capa intermedia se compone de un
material no tejido impregnado en resina hecho a partir de
polipropileno.
4. Un material compuesto estratificado, según
una de las reivindicaciones de la 1 a la 3, donde la capa
intermedia y la capa base se componen del mismo material
sintético.
5. Un material compuesto estratificado, según
cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 4, donde la capa
base abarca además una cantidad de entre el 1,0 y el 60% en peso,
basado en el peso total de la capa base, de material de refuerzo,
donde este material de refuerzo se compone de sulfato de bario,
hidróxido de magnesio, talco, madera, lino, tiza, fibras de vidrio o
granos de cristal.
6. Un material compuesto estratificado, según
una de las reivindicaciones de la 2 a la 5, donde la capa
decorativa se compone de un plástico o de papel que presenta un
grabado o una coloración, o una combinación de ambos.
7. Un material compuesto estratificado, según
una de las reivindicaciones de la 1 a la 6, donde la capa
vulcanizada se compone de un plástico termoestable que se reticula
mediante la exposición a presión o calor durante la producción del
material compuesto estratificado.
8. Un material compuesto estratificado, según
una de las reivindicaciones de la 1 a la 7, cuyo grosor total es de
1 a 100 mm, y la capa base representa al menos el 80% del grosor
total.
9. Un proceso para producir un material
compuesto estratificado, según una de las reivindicaciones de la 1
a la 8, que abarca el abastecimiento de materiales para la capa
intermedia, la capa decorativa, si fuera necesario, y la capa
vulcanizada bajo la forma de hojas finas en cada caso, y la
posterior unión de estas a entre 150 y 300°C al material para la
capa base.
10. Un proceso para producir un material
compuesto estratificado, según la reivindicación 9, en donde el
material compuesto estratificado se moldea en tres dimensiones
después de un tratamiento térmico precedente a entre 150 y
300°C.
11. Un proceso, según la reivindicación 9 ó 10,
en donde se hace uso del moldeo por inyección para unir la capa
vulcanizada con la capa intermedia, la capa decorativa, si fuera
necesario, y la capa base.
12. Un proceso según la reivindicación 9 ó 10,
en donde se hace uso del moldeo por extrusión para unir la capa
vulcanizada con la capa intermedia, la capa decorativa, si fuera
necesario, y la capa base.
13. Un proceso, según la reivindicación 9 ó 10,
en donde se hace uso del moldeo por presión a calor para unir la
capa vulcanizada con la capa intermedia, la capa decorativa, si
fuera necesario, y la capa base.
14. Un uso del material compuesto estratificado,
según una de las reivindicaciones de la 1 a la 8, para producir
muebles, revestimientos para el suelo, revestimiento de madera para
la pared, equipamiento doméstico o moldeados en la industria
eléctrica, en la ingeniería y en la industria automovilística.
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