ES2626499T3

ES2626499T3 - Película de acabado superficial para estructuras compuestas y método de elaboración de la misma

Info

Publication number: ES2626499T3
Application number: ES12820990.5T
Authority: ES
Inventors: Junjie Jeffrey Sang; Dalip Kumar Kohli
Original assignee: Cytec Technology Corp
Current assignee: Cytec Technology Corp
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2012-12-06
Publication date: 2017-07-25
Anticipated expiration: 2032-12-06
Also published as: MY171334A; CN103987751B; JP2015507648A; JP6046739B2; US20170182719A1; CA2858549C; BR112014007044A2; MX358605B; TW201329154A; US20130149934A1; US9925729B2; EP2825579B1; RU2014127858A; KR101984198B1; AU2012347889A1; CA2858549A1; CN103987751A; BR112014007044B1; RU2608400C2; MX2014006534A

Abstract

Una película de acabado superficial con una alta resistencia a decapantes de pintura, teniendo dicha película de acabado superficial una temperatura de transición vítrea (Tg) de >= 180ºC y una dureza al lápiz de 7H o más según la norma ASTM D-3363, en la que, tras estar en contacto con una solución de decapado de pintura a base de alcohol bencílico durante 7 días a una temperatura dentro del intervalo de 20ºC a 25ºC, dicha película de acabado superficial presenta una absorción de fluidos de menos del 0,5%, y la dureza al lápiz no se reduce en más de grados de lápiz 2H, y en la que dicha película de acabado superficial está formada a partir de una composición de resina curable que comprende: una resina epoxi-novolaca que tiene una funcionalidad epoxi de más de uno; una resina epoxi trifuncional o tetrafuncional; microesferas cerámicas; un agente de curado a base de amina latente; cargas inorgánicas particuladas; y al menos un agente de tenacidad seleccionado de un grupo que consiste en: (a) un aducto de reacción previa formado mediante la reacción de una resina epoxi, un bisfenol y un elastómero; (b) un copolímero de polietersulfona (PES) y polieteretersulfona (PEES); (c) partículas de caucho de núcleo-corteza (CSR); y combinaciones de los mismos.

Description

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DESCRIPCION

Pelfcula de acabado superficial para estructuras compuestas y metodo de elaboracion de la misma Antecedentes

La presente divulgacion se refiere en general a pelfculas de acabado superficial compuestas. Mas particularmente, la presente divulgacion se refiere a pelfculas de acabado superficial para estructuras compuestas de matriz polimerica, reforzada con fibra.

Los materiales compuestos de matriz polimerica (PMC, polymer matrix composites) reforzada con fibra son materiales estructurales de alto rendimiento que se usan comunmente en aplicaciones que requieren resistencia a entornos agresivos, alta solidez y/o bajo peso. Ejemplos de tales aplicaciones incluyen componentes de aeronaves (por ejemplo, colas, alas, fuselajes y helices), automoviles de alto rendimiento, cascos de embarcaciones y cuadros de bicicletas.

El documento WO2007127032 da a conocer una pelfcula de acabado superficial para estructuras compuestas que comprende resina epoxi-novolaca, microesferas ceramicas, sflice amorfa y dicianamida.

Las estructuras compuestas convencionales usadas en la industria aeroespacial incluyen normalmente una pelfcula de acabado superficial para proporcionar las caractensticas de rendimiento requeridas a las estructuras compuestas antes de pintarlas. Estas pelfculas de acabado superficial se usan para mejorar la calidad de la superficie de las piezas estructurales al tiempo que reducen el trabajo, el tiempo y el coste. Las pelfculas de acabado superficial habitualmente se curan conjuntamente con los materiales compuestos de matriz polimerica durante la fabricacion de las piezas estructurales. Sin embargo, las pelfculas de acabado superficial convencionales no son muy resistentes a las soluciones de decapado de pintura comerciales, tales como soluciones a base de alcohol bendlico, con fines de decapado de pintura. Esos decapantes de pintura pueden provocar el hinchamiento de y/o la formacion de burbujas en la pelfcula de acabado superficial y pueden hacer que el proceso de repintado sea mas engorroso. Como tal, existe la necesidad de una pelfcula de acabado superficial que pueda resistir a un decapado de pintura repetido usando soluciones de decapado de pintura convencionales para permitir un repintado de estructuras compuestas y una adhesion de pintura duradera a lo largo de la vida util, y que tambien pueda resistir a la exposicion a radiacion ultravioleta (UV).

Sumario

La presente divulgacion proporciona una pelfcula de acabado superficial formada a partir de una composicion curable que incluye: una resina epoxi-novolaca que tiene una funcionalidad epoxi de mas de uno; una resina epoxi trifuncional o tetrafuncional; microesferas ceramicas; un agente de curado a base de amina latente; cargas inorganicas particuladas como agente de control de flujo; y al menos un agente de tenacidad seleccionado de un grupo que consiste en: (a) un aducto de reaccion previa formado mediante la reaccion de una resina epoxi, un bisfenol y un elastomero; (b) un copolfmero de polietersulfona (PES) y polieteretersulfona (PEES); (c) partfculas de caucho de nucleo-corteza (CSR); y combinaciones de los mismos. Tras el curado, la pelfcula de superficie termoestable resultante tiene una temperatura de transicion vftrea (Tg) de >180°C, y una dureza al lapiz de la superficie de mas de 7H medida segun la norma ASTM D-3363.

La presente divulgacion tambien proporciona una estructura compuesta que tiene una pelfcula de acabado superficial formada sobre un sustrato compuesto a base de resina, reforzado con fibra, y un metodo de elaboracion de la estructura compuesta. La pelfcula de acabado superficial puede curarse conjuntamente con el sustrato compuesto a base de resina a una temperatura dentro del intervalo de 250°F - 355°F (o 120°C-180°C).

Breve descripcion de los dibujos

Las caractensticas de esta divulgacion se entenderan mas facilmente a partir de la siguiente descripcion detallada de los diversos aspectos de la divulgacion tomada junto con el dibujo adjunto que ilustra diversas realizaciones de la divulgacion.

La FIG. 1 muestra esquematicamente una estructura compuesta con una pelfcula de acabado superficial que esta formada sobre una herramienta de moldeo segun una realizacion de la presente divulgacion.

Descripcion detallada

Las pelfculas de acabado superficial a base de compuestos epoxi tfpicas para su uso con piezas compuestas aeroespaciales se ven afectadas a menudo cuando se exponen a decapantes de pintura a base de alcohol convencionales, tales como soluciones a base de alcohol bendlico y radiacion ultravioleta (UV). Se ha disenado una pelfcula de acabado superficial mejorada para superar estos problemas. La composicion de pelfcula de acabado superficial mejorada se ha formulado para producir una alta Tg y una alta densidad de reticulacion. Se ha descubierto

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que la combinacion de una alta Tg y una alta densidad de reticulacion convierte la pelfcula de acabado superficial en altamente resistente a soluciones de decapado de pintura a base de alcohol, tales como soluciones a base de alcohol bendlico. Para conseguir estas propiedades, la composicion de pelfcula de acabado superficial se basa en una combinacion de ciertas resinas multifuncionales, un componente de tenacidad polimerico para hacer que la matriz de resina sea tenaz, un agente de curado a base de amina latente, microesferas ceramicas como componente de barrera a fluidos, y cargas inorganicas particuladas como componente modificador de la reologfa. Las resinas multifuncionales y las microesferas ceramicas constituyen mas del 50% en peso de la composicion total, preferiblemente mas del 60% en peso. Ahora aparece a continuacion una descripcion detallada de los componentes para la composicion de pelfcula de acabado superficial.

Resinas multifuncionales

La composicion de pelfcula de acabado superficial contiene al menos dos resinas epoxi multifuncionales, una de las cuales es una resina epoxi-novolaca que tiene una funcionalidad epoxi de mas de uno. La segunda resina epoxi es una resina epoxi multifuncional no novolaca, preferiblemente una resina epoxi tetra- o trifuncional (es decir una resina epoxi que tiene tres o cuatro grupos funcionales epoxi por molecula).

Las resinas epoxi-novolaca adecuadas incluyen derivados de poliglicidilo de novolacas de fenol-formaldefndo o novolacas de cresol-formaldefndo que tienen la siguiente estructura qrnmica (Estructura I):

Estructura I

imagen1

en la que n = de 0 a 5, yR = H o CH3. Cuando R=H, la resina es una resina novolaca de fenol. Cuando R=CH3), la resina es una resina novolaca de cresol. La primera esta disponible comercialmente como DEN 428, DEN 431, DEN 438, DEN 439 y DEN 485 de Dow Chemical Co. La ultima esta disponible comercialmente como ECN 1235, ECN 1273 y ECN 1299 de Ciba-Geigy Corp. Otras novolacas adecuadas que pueden usarse incluyen SU-8 de Celanese Polymer Specialty Co. En una realizacion preferida, la resina epoxi-novolaca tiene una viscosidad de 4000-10.000 mPa s a 25°C y un peso equivalente de epoxido (EEW) de 190-210 g/eq.

Una resina epoxi tetrafuncional adecuada es una resina epoxi aromatica tetrafuncional que tiene cuatro grupos funcionales epoxi por molecula y al menos un grupo glicidilamina. A modo de ejemplo, la resina epoxi aromatica tetrafuncional puede tener la siguiente estructura qrnmica general (Estructura II), concretamente tetraglicidil eter de metilendianilina:

Estructura II

imagen2

Los grupos amina en la Estructura II se muestran en las posiciones para o 4,4' de las estructuras de anillo aromatico, sin embargo, debe entenderse que otros isomeros, tales como 2,1', 2,3', 2,4', 3,3', 3,4', son alternativas posibles. Las resinas epoxi aromaticas tetrafuncionales adecuadas incluyen tetraglicidil-4,4'-diaminodifenilmetano disponible comercialmente como Araldite® MY 9663, MY 9634, MY 9655, MY-721, MY-720, MY-725 suministrado por Huntsman Advanced Materials. Los ejemplos de resinas epoxi trifuncionales incluyen triglicidil eter de aminofenol, por ejemplo Araldite® MY 0510, MY 0500, MY 0600, MY 0610 suministrado por Huntsman Advanced Materials.

En una realizacion preferida, la combinacion de resina epoxi-novolaca y resina epoxi multifuncional (trifuncional y/o tetrafuncional) constituye al menos el 30% en peso basado en el peso total de la composicion de pelfcula de acabado superficial. En determinadas realizaciones, la combinacion de resina epoxi-novolaca y resina epoxi multifuncional constituye de aproximadamente el 30% a aproximadamente el 60% en peso basado en el peso total de la composicion de pelfcula de superficie, y en otras realizaciones, de aproximadamente el 40% a aproximadamente el 50% en peso. Las cantidades relativas de resina epoxi-novolaca y resina epoxi multifuncional pueden variarse, pero se prefiere que la cantidad de resina epoxi-novolaca este en el intervalo de 80-100 partes por

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100 partes de resina epoxi multifuncional. La combinacion de resina epoxi-novolaca y resina epoxi multifuncional a la proporcion especificada contribuye a la densidad de reticulacion personalizada y la alta Tg deseadas tras el curado.

Componente de tenacidad polimerico

Para convertir en tenaz la matriz de resina basada en la mezcla de resinas multifuncionales comentada anteriormente, uno o mas agentes de tenacidad polimericos se anaden a la composicion de pelfcula de acabado superficial. Los agentes de tenacidad polimericos se seleccionan del grupo que consiste en: (i) un aducto de reaccion previa formado mediante la reaccion de una resina epoxi, un bisfenol y un polfmero elastomerico; (ii) un copolfmero de polietersulfona (PES) y polieteretersulfona (PEES); y (iii) partfculas de caucho de nucleo-corteza; y combinaciones de los mismos. En una realizacion preferida, se usa una combinacion de dos agentes de tenacidad de este grupo. La cantidad de agente(s) de tenacidad, en total, es de aproximadamente el 10% a aproximadamente el 20% en peso basado en el peso total de la composicion de pelfcula de acabado superficial.

Con respecto al aducto de reaccion previa, las resinas epoxi adecuadas incluyen diglicidil eter de bisfenol A, diglicidil eter de tetrabromo-bisfenol A, diglicidil eter de bisfenol A hidrogenado o diglicidil eter de bisfenol F hidrogenado. Tambien son adecuados los compuestos epoxi cicloalifaticos, que incluyen compuestos que contienen al menos un grupo cicloalifatico y al menos dos anillos de oxirano por molecula. Los ejemplos espedficos incluyen diepoxido de alcohol cicloalifatico, bisfenol A hidrogenado (Epalloy™ 5000, 5001 suministrado por CVC Thermoset Specialties) representado mediante la siguiente estructura:

Estructura III

imagen3

Un ejemplo de tal resina epoxi cicloalifatica es EPALLOY® 5000 (un compuesto epoxi cicloalifatico preparado hidrogenando diglicidil eter de bisfenol A) disponible de CVC Thermoset Specialties. Otros epoxidos cicloalifaticos adecuados para su uso en el aducto de reaccion previa pueden incluir resinas epoxi cicloalifaticas EPONEX, por ejemplo EPONEX Resin 1510 suministrada por Momentive Specialty Chemicals;

El bisfenol en el aducto de reaccion previa funciona como agente de extension de cadena para el compuesto epoxi lineal o cicloalifatico. Los bisfenoles adecuados incluyen bisfenol A, tetrabromo-bisfenol A (TBBA), bisfenol Z y tetrametil-bisfenol A (TMBP-A).

Los elastomeros adecuados para formar el aducto de reaccion previa incluyen, pero no se limitan a, cauchos tales como, por ejemplo, butadieno-acrilonitrilo terminado en amina (ATBN), butadieno-acrilonitrilo terminado en carboxilo (CTBN), butadieno terminado en carboxilo (CTB), elastomeros fluorocarbonados, elastomeros de silicona, polfmeros de estireno-butadieno. En una realizacion, los elastomeros usados en el aducto de reaccion previa son ATNB o CTBN.

En una realizacion, la resina epoxi se hace reaccionar previamente con el agente de extension de cadena de bisfenol y el polfmero elastomerico en presencia de un catalizador tal como trifenilfosfina (TPP) a aproximadamente 300°F (o 148,9°C) para enlazar mediante cadenas las resinas epoxi y para formar un aducto de reaccion previa de resina epoxi de alto peso molecular, formador de pelfculas, de alta viscosidad. El aducto de reaccion previa se mezcla entonces con los componentes restantes de la composicion de pelfcula de superficie.

Una segunda opcion para el componente de tenacidad polimerico es un material de tenacidad termoplastico que es un copolfmero de polietersulfona (PES) y polieteretersulfona (PEES) con un peso molecular promedio de 8.00014.000. En una realizacion, el agente de tenacidad es poli(oxi-1,4-fenilenosulfonil-1,4-fenileno), que tiene una Tg de aproximadamente 200°C.

La tercera opcion para el componente de tenacidad polimerico son partfculas de caucho de nucleo-corteza que tienen un tamano de partfcula de 300 nm o menos. Las partfculas de caucho de nucleo-corteza (CSR) pueden ser cualquiera de las partfculas de nucleo-corteza, en las que un nucleo blando esta rodeado por una corteza dura. Las partfculas de CSR preferidas son aquellas que tienen un nucleo de caucho de polibutadieno o nucleo de caucho de butadieno-acrilonitrilo y una corteza de poliacrilato. Sin embargo, tambien pueden usarse partfculas de CSR que tienen un nucleo duro rodeado por una corteza blanda. Las partfculas de CSR pueden suministrarse como un 25-40 por ciento en peso de partfculas de CSR dispersadas en una resina epoxi lfquida. Partfculas de CSR que tienen nucleos de caucho y cortezas de poliacrilato estan disponibles comercialmente de Kaneka Texas Corporation (Houston, Tex.) con los nombres comerciales Kane Ace MX. Se prefiere, aunque no se requiere, que las partfculas de caucho de nucleo-corteza se anadan a la composicion de pelfcula de acabado superficial como suspension de

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partfculas en una resina epoxi Ifquida adecuada. Kane Ace MX 411 es una suspension de partfculas de caucho de nucleo-corteza al 25% en peso en resina epoxi MY 721 y es una fuente adecuada de partfculas de caucho de nucleo-corteza. Kane Ace MX 120, MX 125 o MX 156, que contienen el 25-37% en peso de las mismas parrtculas de caucho de nucleo-corteza dispersadas en la resina DER 331, es tambien una fuente adecuada de partfculas de caucho de nucleo-corteza. Tambien puede usarse otra fuente adecuada de partfculas de caucho de nucleo-corteza, tales como MX 257, MX 215 y MX 451. Otra fuente comercial de partfculas de caucho de nucleo-corteza es Paraloid™ EXL-2691 de Dow Chemical Co. (parrtculas de CSR de metacrilato-butadieno-estireno con un tamano medio de partfcula de aproximadamente 200 nm).

Microesferas ceramicas

Se anaden microesferas ceramicas a la composicion de pelfcula de acabado superficial para mejorar la suavidad de la superficie de la pelfcula. En una realizacion se usan microesferas ceramicas, huecas, hechas de un material ceramico de sflice-alumina inerte. Las microesferas ceramicas pueden tener una resistencia a la compresion de mas de 413,7 MPa (60.000 psi), una constante dielectrica de aproximadamente 3,7-4,6, un punto de reblandecimiento en el intervalo de 1000-1100°C (o de 1832-2012°F) y diametros de partfcula que oscilan entre 0,1 |im y 50 |im, o entre 1 |im y 50 |im. El alto punto de reblandecimiento de las microesferas ceramicas les permite ser no absorbentes a los disolventes, no inflamables y altamente resistentes a los productos qmmicos. Se ha encontrado que microesferas que tienen diametros que oscilan entre aproximadamente 0,1 |im y aproximadamente 20 |im, y preferiblemente entre aproximadamente 1 |im y aproximadamente 15 |im son particularmente adecuadas. Un ejemplo de microesferas ceramicas disponibles comercialmente que son particularmente adecuadas para su uso en la presente composicion de pelfcula de superficie se venden por Zeelan Industries, Inc. con el nombre comercial Zeeospheres ®, por ejemplo, G-200, G210 y W-200. Estas son esferas de sflice-alumina, huecas, con paredes gruesas, inodoras y de color gris claro. En una realizacion preferida, la combinacion de las resinas multifuncionales y microesferas ceramicas constituye mas del 50% en peso, preferiblemente mas del 60% en peso, de la composicion de pelfcula de superficie. En determinadas realizaciones, la cantidad de microesferas ceramicas es de al menos el 20% en peso, preferiblemente al menos el 25% o al menos el 30% en peso, basado en el peso total de la composicion de pelfcula de superficie. En algunas realizaciones, la cantidad de microesferas ceramicas puede estar dentro del intervalo del 20%-40% en peso, o el 25%-35% en peso.

Agente de curado

Las resinas de epoxido multifuncionales pueden curarse mediante una variedad de agentes de curado a base de amina latentes, que se activan a temperaturas elevadas (por ejemplo una temperatura superior a los 150°F (65°C). Los ejemplos de agentes de curado adecuados incluyen diciandiamida (DICY), guanamina, guanidina, aminoguanidina y derivados de las mismas. Tambien pueden usarse compuestos en la clase de los complejos de imidazol y amina. En una realizacion, el agente de curado es diciandiamida. El agente de curado a base de amina esta presente en una cantidad dentro del intervalo del 1-5% en peso basado en el peso total de la composicion de pelfcula de acabado superficial.

Puede usarse un acelerador del curado junto con el agente de curado a base de amina para promover la reaccion de curado entre las resinas epoxi y el agente de curado a base de amina. Los aceleradores de curado adecuados pueden incluir ureas sustituidas con alquilo y arilo (incluyendo dimetilurea aromatica o alidclica); bisureas a base de toluendiamina o metilendianilina. Un ejemplo de bisurea es 4,4'-metilen-bis(fenildimetilurea) (disponible comercialmente como Omicure U-52 o cA 152 de CVC Chemicals), que es un acelerador adecuado para la diciandiamida. Otro ejemplo es 2,4-tolueno-bis(dimetilurea) (disponible comercialmente como Omicure U-24 o CA 150 de CVC Chemicals). El acelerador del curado puede estar presente en una cantidad dentro del intervalo del 0,5%-3% en peso.

Agentes de control de flujo

Se anaden cargas inorganicas en forma particulada (por ejemplo polvo) a la composicion de pelfcula de acabado superficial como componente modificador de la reologfa para controlar el flujo de la composicion resinosa y para impedir la aglomeracion en la misma. Las cargas inorganicas adecuadas que pueden usarse en la composicion de pelfcula de superficie incluyen talco, mica, carbonato de calcio, alumina y sflice pirogena. En una realizacion se usa sflice pirogena hidrofoba (por ejemplo Cab-O-Sil TS-720) como carga inorganica. La cantidad de carga inorganica puede estar dentro del intervalo del 1-5% en peso basado en el peso total de la composicion de pelfcula de acabado superficial.

Aditivos opcionales

La composicion de pelfcula de acabado superficial puede incluir ademas uno o mas aditivos opcionales que afectan a una o mas de las propiedades mecanicas, electricas, opticas, de resistencia a la llama y/o termicas de la pelfcula de acabado superficial curada o no curada. Los aditivos pueden comprender materiales que reaccionan qmmicamente con las resinas epoxi del sustrato compuesto sobre el que se forma la pelfcula de acabado superficial o pueden no ser reactivos con las mismas. Tales aditivos incluyen, pero no se limitan a, estabilizadores ultravioleta

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(UV), pigmentos/tintes y materiales conductores. Cuando se usan tales aditivos, su cantidad total es de menos del 5% en peso basado en el peso total de la composicion de pelfcula de acabado superficial.

Los ejemplos de estabilizadores UV que pueden anadirse a la composicion de superficie incluyen hidroxitolueno butilado (BHT), 2-hidroxi-4-metoxi-benzofenona (UV-9), 2,4-bis(2,4-dimetilfenil)-6-(2-hidroxi-4-octiloxifenil)-1,3,5- triazina (absorbedor de luz CYASORB® UV-1164), ester n-hexadedlico del acido 3,5-di-terc-butil-4-hidroxibenzoico (fotoestabilizador CYASORB ®UV-2908), tetrakis(3-(3,5-di-terc-butil-4-hidroxifenil)propionato de pentaeritritol (IRGANOX 1010). Tambien pueden usarse un fotoestabilizador de amina impedida Kquida de Ciba Specialty Chemicals, tales como 2-(2H-benzotriazol-2-il)-4,6-di-terc-pentilfenol (TINUVIN 328), 1,2,2,6,6-pentametil-4- piperidilsebacato de metilo (TINUVIN 292), ester b/s(2,2,6,6-tetrametil-1-(octiloxi)-4-piperidimlico del acido decanodioico (TINUVIN 123) como estabilizadores UV adecuados. Ademas, tambien pueden usarse oxido de zinc de tamano nanometrico (n-ZnO), por ejemplo NanoSunGuard 3015, y nanopartfculas de oxido de titanio (n-TiO2) como estabilizadores UV.

Pueden anadirse a la composicion de pelfcula de acabado superficial pigmentos y/o tintes conocidos en la tecnica para anadir color a los sistemas resinosos. Los ejemplos de pigmentos y/o tintes incluyen, pero no se limitan a, oxido de hierro rojo, cromo verde, negro de carbon y oxido de titanio. En una realizacion, el pigmento es un pigmento de oxido de titanio (blanco). En otra realizacion, el pigmento es negro de carbon.

Tambien pueden anadirse materiales conductores en forma particulada, por ejemplo partfculas o copos, a la composicion de pelfcula de acabado superficial para conferir conductividad electrica a la pelfcula de superficie terminada. Los ejemplos de materiales conductores adecuados incluyen metales en forma de copos o partfculas tales como plata, oro, mquel, cobre, aluminio y aleaciones de los mismos. Tambien pueden usarse materiales de tamano nanometrico a base de carbono, tales como nanotubos de carbono (nanotubos de una sola pared o nanotubos de multiples paredes), nanofibras de carbono, grafeno, buckypaper, como constituyentes conductores para conferir la conductividad electrica a la pelfcula de resina. Las nanofibras pueden tener diametros que oscilan entre 70 nm y 200 nm y una longitud de aproximadamente 50 |im a 200 |im. Los nanotubos pueden tener un diametro externo de aproximadamente 10 nm, una longitud de aproximadamente 10.000 nm y una relacion de aspecto (L/D) de aproximadamente 1000.

La tabla 1 muestra diversas realizaciones de la composicion de pelfcula de acabado superficial segun la presente divulgacion. Todos los porcentajes (%) son porcentajes en peso.

TABLA 1

Componentes: Realizaciones

Res/nas epox/ mult/func/onales: 1 2 3 4 5 6 7 8

Resina epoxi-novolaca de fenol (por ejemplo, DEN 439, DEN 438L, DEN 431): 5-15% 5-15% 20-40% 40-55% 20-40% 20-40% 20-30% 20-40%

Tetraglicidil eter de metilendianilina (por ejemplo, MY 9663, MY 9655,9634,721,725): 5-15% 5-15% 20-40% 20-40%

Triglicidil eter de aminofenol (MY 0510, 600, 610): 3-10%

Agente de tenac/dad

Aducto de reaccion previa de bisfenol A, epoxi y elastomero: 5-15% 5-15% 10-20% 5-15%

Polfmero de acrilonitrilo- butadieno (NIPOL 1472): 0,5-2% 0,5-2% 0,5-2% 0,5-2% 0,5-2%

Elastomero Hycar CTBN o CTB: 0,5-2% 0,5-2% 0,5-2% 0,5-2% 0,5-2%

Diglicidil eter de bisfenol A con partfculas de CSR (25% en peso) (MX 120, MX 125, MX 156, MX 257): 20-40% 10-25% 10-25%

Partfculas de CSR (por ejemplo Paraloid 2691): 3-6% 3-6%

Copolfmero de PES- PEES: 0,5-5% 0,5-5% 0,5-5%

Agentes de curado

Diciandiamida (DICY): 0,5-5% 0,5-5% 0,5-5% 0,5-5% 0,5-5% 0,5-5%

Bisureas (por ejemplo CA 150, CA 152): 0,5-3% 0,5-3% 0,5-3% 0,5-3% 0,5-3% 0,5-3%

BF3: 0,5-1%

4,4'-DDS: 5-30% 5-30%

Microesferas ceramicas (por ejemplo Zeeospheres G-2O0, G- 210 o W-200): 5-15% 20-40% 20-40% 20-40% 10-30% 20-40% 20-40% 20-40%

Agente de control de flujo

Sflice pirogena (por ejemplo Cabosil TS-720): 0,5-3% 0,5-5% 0,5-5% 0,5-5% 0,5-5% 0,5-5% 0,5-5% 0,5-5%

Estabilizadores UV/aditivos

Hidroxitolueno butilado (BHT): 0,5-3% 0,5-3%

2-Hidroxi-4-metoxi- benzofenona (por ejemplo UV-9): 0,5-3% 0,5-3%

ZnO de tamano nanometrico (por ejemplo NanoSunGuard 3015): 2-6%

Antioxidantes fenolicos (por ejemplo Irganox 1010 o UV 2908): 0,5-3% 0,5-3% 0,5-3% 0,5-3% 0,5-3%

Absorbedores UV de triazina o triazol (por ejemplo Tinuvin 328 UVA, UV 1164 UVA): 0,5-3% 0,5-3% 0,5-3% 0,5-3% 0,5-3%

Aminas impedidas lfquidas (por ejemplo Tinuvin 292 HALS): 0,5-3% 0,5-3% 0,5-3%

Aditivos conductores

Copos de plata, copos de cobre, copos de Ag- Cu: 40-70% 40-70%

Partfculas de negro de carbon: 2-5% 2-5%

Nanopartfculas a base de carbono (nanotubos de carbono, nanofibras de carbono, grafeno, etc.): 1-3% 1-3%

Pigmentos

TO2: 0,5-5% | 0,5-5% | 0,5-5% | 0,5-5% | 0,5-5% | | 0,5-5% |

En una realizacion, la composicion de peKcula de acabado superficial tiene la siguiente formulacion, en porcentajes en peso basados en el peso total de la composicion: el 20%-25% de resina epoxi-novolaca de fenol; el 20%-25% de resina epoxi tetrafuncional; el 10%-15% de aducto de reaccion previa, el 1%-3% de copolfmero de PES-PEES, el 5 25%-35% de microesferas ceramicas; el 1%-5% de agente de curado a base de amina latente; el 0,5%-3% de

acelerador del curado; el 1%-3% de cargas inorganicas; y opcionalmente el 0,1-1% de pigmento de color.

Formacion de pelicula de acabado superficial y de estructura compuesta

10 Los componentes de la composicion de pelfcula de acabado superficial pueden anadirse a un recipiente de mezclado equipado para mezclar, calentar y/o enfriar los componentes. Ademas, tambien pueden anadirse uno o mas disolventes organicos a la mezcla, segun sea necesario, para facilitar el mezclado de los componentes. Los ejemplos de tales disolventes pueden incluir, pero no se limitan a, metiletilcetona (MEK), acetona, dimetilacetamida y N-metilpirrolidona. Posteriormente se forma una pelfcula de acabado superficial a partir de la composicion de 15 pelfcula de superficie usando procesos de formacion de pelfculas convencionales. La pelfcula de superficie asf

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formada puede tener un peso de pelfcula que oscila entre aproximadamente 0,049 kg/m2 y 2,20 kg/m2 (entre 0,01 psf y 0,45 psf [libras por pie cuadrado]), dependiendo del uso pretendido.

Para facilitar el manejo de la pelfcula de acabado superficial, la composicion de pelfcula de acabado superficial se aplica sobre un portador. Los ejemplos no limitativos del portador pueden incluir hojas fibrosas hechas de fibras de polfmero termoplastico o fibras de carbono, rejillas o laminas metalicas, esteras no tejidas, esteras al azar, portadores de punto, velos de carbono recubiertos con metal, y similares. Los ejemplos de rejillas o laminas metalicas pueden incluir rejillas o laminas metalicas expandidas, y velos recubiertos con metal. Tales rejillas y laminas pueden comprender cobre, aluminio, plata, mquel y aleaciones de los mismos. Los ejemplos de esteras no tejidas, tejidos o refuerzos de punto pueden incluir esteras de carbono, esteras de polfmero y velos de vidrio polimerico, vidrio o carbono recubierto con metal. La estera no tejida, el tejido o el refuerzo de punto puede estar recubierto con cobre, aluminio, plata, mquel y aleaciones de los mismos.

La pelfcula de acabado superficial asf formada tambien puede almacenarse, en un estado no curado, hasta que este lista para su uso. Por ejemplo, la pelfcula de acabado superficial puede almacenarse en un almacenamiento fno con el fin de evitar el curado de la pelfcula de acabado superficial y prolongar su vida en almacenamiento util. Puede aplicarse papel de refuerzo retirable a una o mas superficies de la pelfcula de acabado superficial con el fin de evitar que la pelfcula de acabado superficial se una a superficies no deseadas antes de su uso pretendido.

La pelfcula de acabado superficial esta disenada para curarse conjuntamente con un sustrato compuesto de matriz de resina, reforzada con fibras, a una temperatura superior a los 150°F (65°C), mas particularmente, dentro del intervalo de 250°F-350°F (o de 120°C-175°C). El sustrato compuesto de matriz de resina, reforzada con fibras, esta compuesto por fibras de refuerzo que se han impregnado o infusionado con una resina de matriz. La resina de matriz puede incluir una o mas resinas termoendurecibles tales como resinas epoxi. El sustrato compuesto puede ser una capa de material preimpregnado o un laminado de material preimpregnado. La capa de material preimpregnado esta compuesta por fibras de refuerzo en forma de un material textil o fibras continuas, alineadas direccionalmente, que se han impregnado con una resina, por ejemplo resina epoxi. Las fibras alineadas direccionalmente pueden ser fibras unidireccionales o multidireccionales. El laminado de material preimpregnado esta compuesto por una pluralidad de capas de material preimpregnado dispuestas en una secuencia de apilamiento. En general, la pelfcula de acabado superficial no curada puede aplicarse sobre un sustrato compuesto de matriz de resina, reforzada con fibras, que esta en un estado no curado o parcialmente curado, seguido por un curado conjunto para formar un sustrato compuesto completamente curado que tiene una pelfcula de acabado superficial termoestable unida al mismo.

En una realizacion, la pelfcula de acabado superficial se incorpora en un proceso de laminado para formar una estructura compuesta. Tal como se muestra en la FIG. 1, la pelfcula de acabado superficial 10 se pone en primer lugar en contacto con una superficie de moldeo de una herramienta de moldeo 20, y capas de material preimpregnado se laminan secuencialmente, una encima de otra, sobre la pelfcula de acabado superficial 10 para formar un laminado de material preimpregnado 30. Alternativamente, las capas de material preimpregnado pueden ensamblarse en una ubicacion diferente y entonces colocarse posteriormente sobre la pelfcula de acabado superficial 10. Uno o mas nucleos, por ejemplo estructuras de espuma o de panal de abeja, pueden interponerse entre las capas del laminado de material preimpregnado, tal como se conoce en la tecnica. Todo el conjunto se somete entonces a calor y presion para curar el laminado de material preimpregnado y la pelfcula de acabado superficial para dar una estructura compuesta final con una forma seleccionada. Cuando la estructura compuesta se retira de la herramienta de moldeo, la pelfcula de acabado superficial pasa a ser la capa mas externa de la estructura compuesta.

En una realizacion, la pelfcula de acabado superficial puede aplicarse (mediante recubrimiento o laminacion) a una unica capa de material preimpregnado para producir una cinta de material preimpregnado de autoacabado superficial. Tal cinta de material preimpregnado de autoacabado superficial es adecuada para su uso en un sistema de colocacion de cintas automatizado (ATL, Automated Tape Laying) o de colocacion de fibras automatizado (AFP, Automated Fiber Placement) equipado con medios para dispensar y compactar cintas de hendidura de material preimpregnado directamente sobre una superficie de moldeo (tal como una superficie envolvente) para formar una pieza compuesta.

Tras el curado, la pelfcula de acabado superficial curada resultante es una pelfcula termoestable con una alta densidad de reticulacion, una alta temperatura de transicion vttrea (Tg) de >180°C, una dureza al lapiz de 7H o mas segun la norma ASTM D-3363. Estas propiedades permiten que la pelfcula de acabado superficial curada presente una alta resistencia a decapantes de pintura convencionales (por ejemplo soluciones de decapado de pintura a base de alcohol benzol), asf como a radiacion UV y microagrietamiento. Se ha encontrado que, tras estar en contacto con una solucion de decapado de pintura a base de alcohol bendlico durante 7 dfas a temperatura ambiental (20°C- 25°C), la pelfcula de acabado superficial presenta menos del 0,5% de absorcion de fluidos, y la dureza al lapiz no se reduce en mas de grados de lapiz 2H. Ademas, se ha encontrado que la pelfcula de acabado superficial curada presenta una densidad de microgrietas de menos de 0,047 cm-2 (0,3 grietas/pulgada2) tras someterse a una prueba de ciclado termico 2000X entre -55°C y 71°C. La pelfcula de acabado superficial presenta ademas una alta adherencia a los recubrimientos de pintura usados normalmente para pintar estructuras aeroespaciales. La

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adherencia de la peKcula de acabado superficial al recubrimiento de pintura es tal que la superficie pintada presenta sustancialmente un 0% de perdida de pintura tras someterse a una prueba de adhesion de pintura segun la norma ASTM D3359 en un estado seco o un estado humedo (tras la immersion en agua desionizada a 23,9°C (75°F) durante 7 dfas, con o sin someterse a una exposicion a radiacion UVA de 1000 KJ/m2

Ejemplos

Los siguientes ejemplos sirven para proporcionar realizaciones espedficas de las pelfculas de superficie formadas segun la presente divulgacion, pero no pretenden limitar en modo alguno el alcance de la presente divulgacion.

Se prepararon nueve muestras de pelfcula de acabado superficial basandose en las formulaciones (1-9) mostradas en la tabla 2. Todas las cantidades son en porcentaje en peso.

TABLA 2

Componentes: Formulaciones

: 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Resina epoxi-novolaca de fenol: 27,3 21,5 23,4 8,9 9,6 47,3 46 25,7 22,7

Tetraglicidil-4,4'-diaminodifenilmetano: 30,2 23,7 25,9 12,4 13,4

Triglicidil eter de aminofenol: 4,5 4,3

Aducto de reaccion previa de bisfenol A, epoxi y elastomero: 18 14,1 6,2 13,3 12,8 9,1

Diglicidil eter de bisfenol A con partroulas de CSR (25% en peso): 31,4 18,2

Copolfmero de PES-PEES: 1,41 1,9 0,9 0,96

Diciandiamida: 4,3 3,4 3,7 1,8 1,92 3,6 3,5 2,9 2,3

4,4'-Metilen-bis(fenildimetilurea): 2,2 1,7 1,9 0,9 0,96 1,8 1,7 2,9 2,3

Microesferas ceramicas: 14,4 31,1 33,9 5,9 6,4 35,7 35 28,6 34

Hidroxitolueno butilado (BHT): 1,1 1,2

2-Hidroxi-4-metoxi-benzofenona: 1,7 1,1 1,2

Tinte a base de azul ZV: 0,1

Tetrakis(3-(3,5-di-terc-butil-4- hidroxifenil)propionato de pentaeritritol: 1,7

Hidroxifenilbenzotriazol: 1,7

Sflice pirogena: 3,2 2,5 2,8 1,3 1,4 4 3,9 2,9 3,2

Copos de plata: 53,3

Copos de Ag-Cu: 51,2

Negro de carbon: 3,4 3,6

Pigmento de TiO2: 0,72 0,56 0,62 1,1 1,3 3,1 0,9 2,3

Total: 100 100 100 100 100 100 100 100 100

Se preparo cada pelfcula de acabado superficial anadiendo los componentes dados a conocer en la tabla 2 a un recipiente de mezclado y mezclando los componentes usando una mezcladora de laboratorio de cizallamiento de alta velocidad. Las resinas epoxi se anadieron en primer lugar. Se anadio MEK como disolvente a la mezcla de resina epoxi, segun fue necesario, con el fin de ajustar la reologfa y el contenido en solidos de la composicion. Posteriormente, se anadio/anadieron el/los agente(s) de tenacidad (aducto de reaccion previa y/o copolfmero de PES-PEES) a las resinas epoxi. En ciertas pelfculas de acabado superficial (formulaciones 4 y 5), tambien se anadieron aditivos conductores (copos de plata o copos de Ag-Cu) al recipiente de mezclado. Se anadieron adicionalmente microesferas ceramicas, sflice pirogena y estabilizadores Uv (en algunas formulaciones) al recipiente de mezclado. Se anadio disolvente MEK, segun fue necesario, para controlar la viscosidad de la mezcla anterior hasta aproximadamente el 80% en peso de solidos y se mezclaron los componentes de la composicion durante aproximadamente 50-70 minutos a aproximadamente 1000-3000 rpm. La temperatura de la composicion se mantuvo por debajo de aproximadamente 71°C (160°F). Se anadio MEK adicional, segun fue necesario, para evitar que la mezcla subiese por el arbol de mezclado.

Posteriormente se enfrio la mezcla hasta por debajo de aproximadamente 49°C (120°F) y se anadieron los agentes de curado (diciandiamida (Dicy) y bisurea) a la composicion. Entonces se mezclo la composicion hasta que fue aproximadamente homogenea. La temperatura de la mezcla, durante la adicion de los agentes de curado, se mantuvo por debajo de aproximadamente 54°C (130°F).

Para formar pelroulas de acabado superficial a partir de las composiciones anteriores, cada composicion se colo, se desaireo y se deposito como una pelroula. El colado se realizo a traves de medios de filtracion EP-15. La desaireacion se realizo de modo que el contenido en solidos de la composicion era de aproximadamente el 80% en peso. Entonces se recubrio la composicion colada y desaireada como una pelroula que tema un peso de pelroula de aproximadamente 0,098 kg/m2 a 0,146 kg/m2 (0,020 - 0,030 psf) mediante un aplicador de pelroula, y entonces se seco para conseguir menos de aproximadamente el 1% en peso de volatiles. Un portador o portador conductor de

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estera al azar de vidrio o poliester no tejido seleccionado se introdujo a presion en la pelfcula con una ligera presion para incrustar la estera en la pelfcula.

Se fabricaron paneles compuestos incorporando las pelfculas de acabado superficial formadas a partir de las formulaciones de la tabla 2. Para cada panel, la peKcula de acabado superficial se coloco sobre una herramienta, seguido por laminacion de capas de material preimpregnado (CYCOM 5276-1 de Cytec Industries Inc., materiales preimpregnados a base de fibras de carbono/epoxi) para formar un laminado de material preimpregnado. El laminado de material preimpregnado se curo entonces a una temperatura de entre aproximadamente 177°C (350°F) durante 2 horas a 552 kPa (80 psi) en condiciones de autoclave.

Evaluacion de la pelicula de acabado superficial

La temperatura de transicion vttrea (Tg) de las pelfculas de acabado superficial curadas se determino usando o bien un DSC modulado (TA 2910) o bien un analizador mecanico termico (TMA 2940, TA Instruments) bajo nitrogeno a un gradiente de 10°C/min dentro del intervalo de temperatura de 30°C - 230°C.

Tras el curado, los paneles compuestos sometidos a acabado superficial con las pelfculas de acabado superficial se inspeccionaron para determinar los defectos de aspecto de superficie (picaduras, punteados). Entonces se evaluaron los paneles compuestos para determinar su resistencia a los decapantes de pintura, la adhesion de la pintura en seco y humedo con o sin exposicion a UV, y la resistencia al microagrietamiento.

Pruebas de la resistencia a los decapantes de pintura

Se midio la resistencia a los decapantes de pintura de paneles compuestos sometidos a acabado superficial no pintados (50,8 mm x 50,8 mm [2” x 2”] de tamano de muestra, con 0,15 mm de grosor) midiendo la captacion de fluido decapante de pintura y el cambio de dureza al lapiz de la superficie a lo largo del periodo de inmersion (hasta 168 horas a temperatura ambiente ambiental) de la solucion de decapado de pintura a base de alcohol bendlico (Cee Bee 2012A disponible de McGean o Turco 1270-6 disponible de Henkel) usada para un proceso de decapado de pintura de estructuras compuestas aeroespaciales. El peso de cada panel de prueba se midio antes y despues del remojo en decapante de pintura a intervalos de 24 horas, 48 horas y hasta 168 horas (7 dfas). La captacion de fluido decapante de pintura (cambio de peso a lo largo del tiempo de inmersion, expresado en % en peso) del panel sometido a prueba se midio a los mismos intervalos de prueba de hasta 168 horas (7 dfas) de inmersion.

La superficie de cada panel de prueba no pintado se sumergio en la solucion de decapado de pintura a base de alcohol bendlico durante hasta 168 horas a temperatura ambiente ambiental, y entonces se sometio a prueba para determinar el cambio de dureza al lapiz durante el periodo de inmersion segun la norma ASTM D3363. La norma ASTM D3363 se refiere a un metodo de prueba estandar para determinar la dureza de la superficie de una pelfcula de recubrimiento organica, transparente y pigmentada sobre un sustrato. La escala de dureza al lapiz es tal como sigue: 6B (la mas blanda), 5B, 4B, 3B, 2B, B, HB, F, H, 2H, 3H, 4H, 5H, 6H, 7H, 8H, 9H (la mas dura). La dureza al lapiz del panel de prueba se midio antes y despues del remojo en el decapante de pintura a intervalos de 24 horas, 48 horas y hasta 168 horas (7 dfas). La dureza al lapiz que cambia mas de nivel 2H tras una inmersion de 24 horas no se considera que tenga una buena resistencia a los decapantes de pintura.

Adhesion de pintura en seco y en humedo con o sin exposicion a UV

Se midio la adhesion de la pintura con rayado en seco y en humedo de paneles compuestos pintados (en la forma de un tamano de muestra de 3” x 6”, con 0,15 mm de grosor) sometidos a acabado superficial con la pelfcula de acabado superficial, con o sin exposicion a UV antes pintarlos, segun la norma ASTM D3359. La norma ASTM D3359 se refiere a un metodo de prueba estandar para evaluar la adhesion de superficie de pelfculas de recubrimiento a sustratos aplicando y retirando cinta sensible a la presion sobre cortes hechos en la pelfcula (prueba de cinta con rayado en entramado). Los paneles de prueba curados se expusieron a una radiacion ultravioleta (UV- A) de cero (sin UV), de 200 kJ/m2 o de 1000 kJ/m2 segun el metodo de prueba 16 de AATCC, opcion 3. El instrumento usado para las pruebas de UV es un Xeno Weather-o-meter, tal como Atlas CI3000 FadeoMeter. Cada superficie de panel de prueba se preparo (limpio, con y sin enarenado) y se aplico con un recubrimiento de pintura decorativa exterior usado en la pintura aeroespacial (imprimacion de pintura epoxi seguido por una capa de terminacion a base de poliuretano). Posteriormente, se realizo una prueba de adhesion de pintura en seco segun la norma ASTM D3359. Para realizar la adhesion de pintura en humedo, se pintaron los paneles de prueba expuestos a UV y entonces se sumergieron en agua desionizada a 23,9°C (75°F) durante 7 dfas. Entonces se realizo la prueba de adhesion de pintura en humedo segun la norma ASTM D3359.

Mediciones de conductividad electrica de peliculas de acabado superficial que contienen aditivos conductores

Los paneles de prueba con pelfculas de acabado superficial curadas se cortaron para formar cupones de prueba de aproximadamente 152,4 mm x 127 mm (6 x 5 pulgadas) y se midio su conductividad electrica o resistividad superficial (en ohmios/cuadro, o miliohmios/cuadro) usando un ohmiometro de baja resistividad digital AVO® Ducter® DLRO10X con sonda de cuatro puntos.

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La tabla 3 muestra las propiedades de superficie y los resultados de prueba para los paneles de prueba con peKculas de acabado superficial a base de las formulaciones 1-9 de la tabla 2. El numero del panel de prueba corresponde al numero de formulacion de pelfcula de acabado superficial.

TABLA 3

: Paneles de prueba


: 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Tg (°C): 190 189 190 185 181 182 180 151 148

Resistencia a los decapantes de pintura

: Dfa 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

: Dfa 1 0,18 0,21 0,21 0,19 0,20 0,21 0,19 0,18 0,38

: Dfa 2 0,24 0,27 0,26 0,22 0,23 0,24 0,23 0,41 0,80

: Dfa 3 0,30 0,31 0,32 0,27 0,28 0,28 0,33 0,59 1,04

: Dfa 4 0,34 0,35 0,36 0,39 0,40 0,32 0,35 1,12 1,45

: Dfa 5 0,36 0,38 0,39 0,41 0,43 0,36 0,40 1,32 1,63

: Dfa 7 0,40 0,44 0,45 0,47 0,49 0,40 0,45 1,65 1,82

Dureza al lapiz de la superficie

: Dfa 0 9H 9H 9H 9H 9H 9H 9H 9H 9H

: Dfa 1 9H 9H 9H 9H 9H 9H 9H 8H 8H

: Dfa 2 9H 9H 9H 9H 9H 9H 9H 4H 4H

: Dfa 3 9H 9H 9H 9H 9H 9H 9H 3H HB

: Dfa 4 9H 9H 9H 9H 9H 9H 9H 3H HB

: Dfa 5 9H 9H 9H 9H 9H 9H 9H 3H HB

: Dfa 7 9H 9H 9H 7H 7H 9H 9H HB HB

Adhesion de la pintura

Rayado en seco con UV: 7 dfas 10+ 10+ 10+ 10+ 10+ 10+ 10+ 10+ 10+

Rayado en humedo con UV: 7 dfas 10+ 10+ 10+ 10+ 10+ 10+ 10+ 10+ 10+

Rayado en seco sin UV: 7 dfas 10+ 10+ 10+ 10+ 10+ 10+ 10+ 10+ 10+

Rayado en humedo sin UV: 7 dfas 10+ 10+ 10+ 10+ 10+ 10+ 10+ 10+ 10+

Rayado en humedo sin UV: 10+ 10+ 10+ 10+ 10+ 10+ 10+ 10+ 10+

Resistividad superficial (mQ/cuadrado): 17(<20) 89(<90)

Las pelfculas de acabado superficial a base de las formulaciones 8 y 9 no conteman resina epoxi trifuncional o tetrafuncional, como resultado, su resistencia al decapante de pintura a lo largo del periodo de inmersion no fue tan buena como la observada para otras pelfculas de acabado superficial. Sin embargo, todas las pelfculas de acabado superficial presentaron una buena adhesion de pintura (10+ significa un 0% de perdida de pintura).

Pruebas de resistencia al microagrietamiento

Tambien se midio la resistencia al microagrietamiento de paneles de prueba compuestos pintados y sometidos a acabado superficial (en la forma de un tamano de muestra de 101,6 mm x 152,4 mm [4”x6”], con 0,15 mm de grosor). Los paneles de prueba pintados se sometieron a ciclado termico entre -55°C y 71°C hasta 2000X ciclos. La superficie de cada panel de prueba tras el ciclado termico se examino bajo el microscopio para determinar la aparicion de microgrietas tras exponerse a 400X, 800X, 1200X, 1600X y 2000X ciclos termicos. La densidad de grietas (numeros de grietas en la pintura superficiales mostradas en la zona del tamano de panel de prueba) se usa para medir la resistencia al microagrietamiento del panel de prueba compuesto sometido a acabado superficial. La longitud maxima de una grieta debe ser de menos de 0,1 pulgadas. Los resultados de la prueba de microagrietamiento tras 2000X ciclos termicos se muestran en la tabla 4.

Tabla 4 - Resultados de la prueba de ciclado termico

: Paneles de prueba

: 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Densidad de grietas (grietas/pulgada2): 0,20 0 0,26 0 0 0,65 0,61 0,43 0,38

cm-2: 0,03 0 0,04 0 0 0,10 0,09 0,07 0,06

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Las pelfculas de acabado superficial a base de las formulaciones 6 y 7 no conteman los agentes de tenacidad que estaban en las otras formulaciones. Como resultado, la resistencia al microagrietamiento de los paneles de prueba 6 y 7 no era tan buena como la de los otros paneles de prueba.

Los terminos “primero”, “segundo” y similares, en el presente documento no indican ningun orden, cantidad o importancia, sino que mas bien se usan para distinguir un elemento de otro, y los terminos “un” y “una” en el presente documento no indican una limitacion de la cantidad, sino que mas bien indican la presencia de al menos uno del elemento al que se hace referencia. El modificador “de manera aproximada” y “aproximadamente” usado en relacion con una cantidad incluye el valor especificado y tiene el significado dictado por el contexto (por ejemplo, incluye el grado de error asociado con la medicion de la cantidad particular). El sufijo “(s)/(es)” tal como se usa en el presente documento pretende incluir tanto el singular como el plural del termino al que modifica, incluyendo de este modo uno o mas de este termino (por ejemplo, el/los metal(es) incluye(n) uno o mas metales). Los intervalos dados a conocer en el presente documento son incluyentes y pueden combinarse independientemente (por ejemplo, intervalos de “hasta aproximadamente el 25% en peso, o, mas espedficamente, aproximadamente del 5% en peso a aproximadamente el 20% en peso”, incluyen los puntos finales y todos los valores intermedios de los intervalos, por ejemplo, “del 1% en peso al 10% en peso” incluye el 1%, el 2%, el 3%, etc.

Aunque se describen diversas realizaciones en el presente documento, se apreciara a partir de la memoria descriptiva que los expertos en la tecnica pueden realizar diversas combinaciones de elementos, variaciones o mejoras en las mismas, y estan dentro del alcance de la invencion. Ademas, pueden realizarse muchas modificaciones para adaptar una situacion o material particular a las ensenanzas de la invencion sin apartarse del alcance esencial de la misma. Por tanto, se pretende que la invencion no este limitada a la realizacion particular dada a conocer como el mejor modo contemplado para llevar a cabo esta invencion, sino que la invencion incluira todas las realizaciones que se encuentran dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

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REIVINDICACIONES

1. - Una peKcula de acabado superficial con una alta resistencia a decapantes de pintura, teniendo dicha peKcula de acabado superficial una temperatura de transicion vftrea (Tg) de > 180°C y una dureza al lapiz de 7H o mas segun la norma ASTM D-3363,

en la que, tras estar en contacto con una solucion de decapado de pintura a base de alcohol bendlico durante 7 dfas a una temperatura dentro del intervalo de 20°C a 25°C, dicha pelfcula de acabado superficial presenta una absorcion de fluidos de menos del 0,5%, y la dureza al lapiz no se reduce en mas de grados de lapiz 2H, y

en la que dicha pelfcula de acabado superficial esta formada a partir de una composicion de resina curable que comprende:

una resina epoxi-novolaca que tiene una funcionalidad epoxi de mas de uno;

una resina epoxi trifuncional o tetrafuncional;

microesferas ceramicas;

un agente de curado a base de amina latente;

cargas inorganicas particuladas; y

al menos un agente de tenacidad seleccionado de un grupo que consiste en: (a) un aducto de reaccion previa formado mediante la reaccion de una resina epoxi, un bisfenol y un elastomero; (b) un copolfmero de polietersulfona (PES) y polieteretersulfona (PEES); (c) partfculas de caucho de nucleo-corteza (CSR); y combinaciones de los mismos.
2. - La pelfcula de acabado superficial segun la reivindicacion 1, que presenta una densidad de microgrietas de menos de 0,047 cm-2 (0,3 grietas/pulgada2) tras someterse a una prueba de ciclado termico 2000X entre -55°C y 71°C.
3. - La pelfcula de acabado superficial segun la reivindicacion 1 o 2, en la que la resina epoxi-novolaca tiene la siguiente estructura:

imagen1

en la que R=H y n= de 0 a 5, la resina epoxi tetrafuncional es tetraglicidil-4,4'-diamino-difenilmetano, y el compuesto epoxi trifuncional es triglicidil eter de aminofenol.
4. - La pelfcula de acabado superficial segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que el al menos un agente de tenacidad incluye un aducto de reaccion previa formado mediante la reaccion de diglicidil eter de tetrabromo-bisfenol A, bisfenol A y elastomero ATBN o CTBN.
5. - La pelfcula de acabado superficial segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que el al menos un agente de tenacidad incluye el aducto de reaccion previa y copolfmero de PES-PEES.
6. - La pelfcula de acabado superficial segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que las microesferas ceramicas son microesferas huecas hechas de material ceramico de sflice-alumina y que tienen un tamano de partfcula dentro del intervalo de 1 |im a 50 |im (1- 50 micras).
7. - La pelfcula de acabado superficial segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que las resinas epoxi y las microesferas ceramicas constituyen mas del 60% en peso del peso total de la composicion de pelfcula de superficie.

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8. - La peKcula de acabado superficial segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende ademas materiales conductores en forma particulada, en la que los materiales conductores en forma particulada se seleccionan del grupo que consiste en los metales plata, oro, mquel, cobre, aluminio y aleaciones de los mismos, en forma de copos o de partfculas.
9. - La pelfcula de acabado superficial segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que esta soportada mediante un portador no tejido seleccionado de una estera de poliester, una estera de vidrio o un portador conductor.
10. - La pelfcula de acabado superficial segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en la que la composicion de resina curable comprende ademas una bisurea como acelerador del curado.
11. - Una estructura compuesta que comprende un sustrato compuesto que tiene una pelfcula de acabado superficial segun la reivindicacion 1 formada sobre el mismo, en la que la estructura compuesta comprende una resina de matriz y fibras de refuerzo.
12. - La estructura compuesta segun la reivindicacion 11, en la que dicho sustrato compuesto comprende un laminado de material preimpregnado, el laminado de material preimpregnado esta compuesto por una pluralidad de capas de material preimpregnado dispuestas unas sobre otras, comprendiendo cada capa fibras de refuerzo impregnadas con una resina de matriz, y la pelfcula de acabado superficial esta formada sobre una superficie externa del laminado de material preimpregnado.
13. - La estructura compuesta segun la reivindicacion 11 o 12, que comprende ademas un recubrimiento de pintura aplicado sobre la pelfcula de acabado superficial, en la que la adherencia de la pelfcula de acabado superficial al recubrimiento de pintura es tal que la superficie pintada presenta sustancialmente un 0% de perdida de pintura tras

(a) someterse a una prueba de adhesion de pintura segun la norma ASTM D3359 en un estado seco o (b) sumergirse en agua desionizada a 23,9°C (75°C) durante 7 dfas y entonces someterse a una prueba de adhesion de pintura segun la norma ASTM D3359.
14. - La estructura compuesta segun la reivindicacion 11 o 12, en la que la adherencia de la pelfcula de acabado superficial al recubrimiento de pintura es tal que la superficie pintada presenta sustancialmente un 0% de perdida de pintura tal como se determina mediante el siguiente procedimiento: someter la pelfcula de acabado superficial no pintada a una exposicion de radiacion UVA de 1000 KJ/m2, seguido por someter la superficie pintada a una prueba de adhesion de pintura segun la norma ASTM D3359 en un estado seco.
15. - La estructura compuesta segun la reivindicacion 13, en la que la adherencia de la pelfcula de acabado superficial al recubrimiento de pintura es tal que la superficie pintada presenta sustancialmente un 0% de perdida de pintura tal como se determina mediante el siguiente procedimiento: someter la pelfcula de acabado superficial no pintada a una exposicion de radiacion UVA de 1000 KJ/m2, seguido por someter la superficie pintada a inmersion en agua desionizada a 75°F (23,9°C) durante 7 dfas y entonces a una prueba de adhesion de pintura segun la norma ASTM D3359.
16. - Un metodo para elaborar una estructura compuesta que comprende:

(a) proporcionar un laminado de material preimpregnado conformable compuesto por una pluralidad de capas de material preimpregnado dispuestas en una disposicion de apilamiento, comprendiendo cada capa de material preimpregnado una resina de matriz de resina no curada o parcialmente curada y fibras de refuerzo;

(b) formar una pelfcula de acabado superficial a partir de una composicion de resina curable que comprende: una resina epoxi-novolaca que tiene una funcionalidad epoxi de mas de uno;

una resina epoxi trifuncional o tetrafuncional; microesferas ceramicas; un agente de curado a base de amina latente; cargas inorganicas particuladas; y

al menos un agente de tenacidad seleccionado de un grupo que consiste en: (a) un aducto de reaccion previa formado mediante la reaccion de una resina epoxi, un bisfenol y un elastomero; (b) un copolfmero de polietersulfona (PES) y polieteretersulfona (PEES); (c) partfculas de caucho de nucleo-corteza (CSR); y combinaciones de los mismos;

(c) poner la pelfcula de acabado superficial en contacto con el laminado de material preimpregnado; y

(d) curar conjuntamente la peKcula de acabado superficial y el laminado de material preimpregnado a una temperatura dentro del intervalo de 250°F a 350°F (de 120°C a 175°C),

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mediante lo cual la pelfcula de acabado superficial curada tiene una temperatura de transicion vftrea (Tg) de > 180°C y una dureza al lapiz de 7H o mas segun la norma ASTM D-3363, y

en el que, tras estar en contacto con una solucion de decapado de pintura a base de alcohol bendlico durante 7 dfas 10 a una temperatura dentro del intervalo de 20°C a 25°C, la pelfcula de acabado superficial curada presenta una absorcion de fluidos de menos del 0,5%, y la dureza al lapiz no se reduce en mas de grados de lapiz 2H.