Lámina conformable con revestimiento curable por radiación y cuerpos de conformado producidos a partir de la misma.

Lámina que contiene al menos un polímero termoplástico seleccionado de poliuretano termoplástico, poli

(metacrilato de metilo) (PMMA) así como variantes modificadas de PMMA, policarbonato (PC), copolímeros de acrilonitrilo-estireno-éster de acrilo (ASA) y copolímeros de acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS), que comprende además un revestimiento curable por radiación, comprendiendo el revestimiento un polímero de poliuretano que presenta grupos (met)acrilato y que se puede obtener a partir de la reacción de una mezcla de reacción que comprende:

(a) poliisocianatos y

(b1) compuestos que comprenden grupos (met)acrilato y reactivos frente a isocianatos,

encontrándose la media en peso Mw del polímero de poliuretano, determinada mediante cromatografía de permeación en gel, en un intervalo de ≥ 250000 g/mol a ≤ 350000 g/mol y comprendiendo el revestimiento además nanopartículas inorgánicas seleccionadas del grupo de los óxidos óxido de silicio, óxido de aluminio, óxido de cerio, óxido de zirconio, óxido de niobio y óxido de titanio con un tamaño de partícula medio, determinado mediante dispersión dinámica de luz con un Dimensionador de Partículas de Alto Rendimiento (HPPS), tal como se desvela en la descripción, de ≥ 1 nm a ≤ 200 nm.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E09005614.

Solicitante: Bayer Intellectual Property GmbH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: ALFRED-NOBEL-STRASSE 10 40789 MONHEIM ALEMANIA.

Inventor/es: MEYER, KLAUS, WEIKARD, JAN DR., SOMMER, STEFAN, LUEHMANN,Erhard, KUHLMANN,TIMO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > PRODUCCION; PROCESOS GENERALES PARA FORMAR MEZCLAS;... > Fabricación de artículos o modelado de materiales... > C08J5/18 (Fabricación de películas u hojas)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > PRODUCCION; PROCESOS GENERALES PARA FORMAR MEZCLAS;... > Tratamiento químico o revestimiento de materiales... > C08J7/04 (Recubrimiento)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > UTILIZACION DE SUSTANCIAS INORGANICAS U ORGANICAS... > C08K3/00 (Utilización de ingredientes inorgánicos)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > PRODUCCION; PROCESOS GENERALES PARA FORMAR MEZCLAS;... > Fabricación de artículos o modelado de materiales... > C08J5/10 (caracterizados por los aditivos utilizados en la mezcla de polímeros)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPOSICIONES DE COMPUESTOS MACROMOLECULARES (composiciones... > Composiciones de poliureas o poliuretanos; Composiciones... > C08L75/14 (Poliuretanos que tienen enlaces insaturados carbono-carbono)

PDF original: ES-2474943_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Lámina conformable con revestimiento curable por radiación y cuerpos de conformado producidos a partir de la misma La presente invención se refiere a una lámina, que comprende además un revestimiento curable por radiación, comprendiendo el revestimiento un polímero de poliuretano que presenta grupos (met) acrilato y nanopartículas inorgánicas. Además, se refiere a un procedimiento para la producción de tales láminas revestidas, al uso de tales láminas para la producción de cuerpos de conformado, a un procedimiento para la producción de cuerpos de conformado con un revestimiento curado por radiación así como a cuerpos de conformado que se pueden producir según este procedimiento.

Son conocidos procedimientos en los que, en primer lugar, se reviste una lámina de plástico mediante procedimientos habituales de lacado, tales como aplicación con rasqueta o pulverización en gran parte de la superficie y este revestimiento se seca de forma inicial prácticamente sin ser adhesivo mediante secado físico o curado parcial. Entonces, esta lámina se puede conformar a temperaturas elevadas y a continuación se puede adherir, moldear por inyección por detrás o espumar por detrás. Este concepto ofrece mucho potencial para la producción, por ejemplo, de piezas constructivas por procesadores de plástico, pudiéndose sustituir la etapa de lacado más compleja de piezas constructivas tridimensionales por el revestimiento más sencillo de un sustrato plano.

Por regla general, las buenas propiedades superficiales hacen presuponer una elevada densidad de reticulación del revestimiento. No obstante, elevadas densidades de reticulación conducen a un comportamiento de tipo durómero con grados de estiramiento posibles como máximo de un porcentaje solo reducido, de tal manera que el revestimiento tiende a la formación de grietas durante el proceso de conformación. Este evidente conflicto entre la necesaria elevada densidad de reticulación y el elevado grado pretendido de estiramiento se puede resolver al llevarse a cabo, por ejemplo, el secado/curado del revestimiento en dos etapas, antes y después de la conformación. Es particularmente adecuada para un curado posterior una reacción de reticulación inducida por radiación en el revestimiento.

Además, para una aplicación rentable de este procedimiento es necesario el enrollamiento temporal de la lámina conformable revestida sobre rollos. Las solicitaciones por presión y temperatura que aparecen a este respecto en los rollos plantean exigencias particulares a la resistencia a la adherencia de contacto del revestimiento.

El documento WO 2005/080484 A1 describe una placa o lámina de capas compuesta curable por radiación de al menos una capa de sustrato y una capa de cubierta que contiene una masa curable por radiación con una temperatura de transición vítrea por debajo de 50 º C con una elevada densidad de dobles enlaces.

El documento WO 2005/118689 A1 desvela una placa o lámina de capas compuesta análoga en la que la masa curable por radiación contiene, adicionalmente, grupos ácidos. Ambas solicitudes describen la capa de cubierta como no adhesiva, no se alcanza una mayor resistencia a la adherencia de contacto tal como se necesita, por ejemplo, para enrollar la lámina alrededor de un núcleo. Por tanto, tampoco se menciona la posibilidad de enrollar las láminas compuestas antes del curado por radiación de la capa de cubierta en rollos.

El documento WO 2005/099943 A2 describe un material compuesto de capas flexible con un soporte y al menos una capa de laca curable aplicada sobre el soporte, en el que la capa de laca curable presenta un aglutinante que contiene dobles enlaces con una densidad de dobles enlaces entre 3 mol/kg y 6 mol/kg, con una temperatura de transición vítrea Tg entre -15 º C y 20 º C y una parte de sólidos entre el 40 % y el 100 % que, después del secado térmico, no es pegajoso. El documento enseña que el revestimiento puede ser sensible al polvo a causa de la baja Tg. En el ejemplo se consigue un grado de secado/una resistencia al apelmazamiento del revestimiento antes del curado por radiación con el que, después de una solicitación de 500 g/cm2 durante 60 s a 10 º C, son visibles todavía marcas de un papel de filtro. Las solicitaciones sobre un revestimiento en un rollo de lámina son habitualmente superiores en relación con presión y temperatura. No se menciona, por tanto, tampoco en este documento la posibilidad de enrollar las láminas antes del curado por radiación de la laca sobre rollos.

Además, ninguna de las solicitudes que se han citado anteriormente menciona el uso de partículas a nanoescala como constituyente del revestimiento curable por radiación.

El documento US 2008/017071 A1 describe dispersiones acuosas de aglutinante que contienen aglutinantes poliméricos u oligoméricos así como nanopartículas inorgánicas rodeadas por nanopartículas poliméricas y que se emplean para revestimientos. Sin embargo, el documento US 2008/017071 A1 desvela que para el caso en el que el aglutinante sea un poliuretano, el mismo presenta un peso molecular de solo 5.000 a 50.000 g/mol.

El documento WO 2002/041041 A desvela una lámina con actividad óptica con un sustrato polimérico revestido con una capa que contiene el 30-60 % en peso de nanopartículas, desvelándose para los compuestos de metal en forma de nanopartículas únicamente óxido de indio-estaño, óxido de estaño dotado con antimonio así como hexaboruros de metal.

El documento DE 10 2007 020474 A1 describe una imprimación curable por UV con uso exclusivo de nanopartículas de sulfato de bario.

El documento US 2006/286382 A1 desvela objetos que presentan una capa curada con nanopartículas sobre una lámina de soporte y describe el empleo de un oligómero de acrilato de uretano en la capa. Para la definición del término "oligómero" se desvela que, a este respecto, se trata de polímeros con 2 a 10 unidades de repetición.

El documento WO 2009/005970 A describe sustratos revestidos y, como sustratos adecuados, únicamente poliésteres y poliolefinas, mencionándose explícitamente solo PET, PEN y PBT.

El documento WO 2006/008120 A1 desvela una dispersión acuosa de partículas poliméricas a nanoescala de aglutinantes orgánicos, estando contenidas en los mismos nanopartículas como fase de alta dispersión, además agua y/o una solución coloidal acuosa de un óxido de metal como fase continua así como, eventualmente, sustancias adicionales y aditivos. Tales composiciones acuosas se usan como composición de laca con fines de revestimiento.

No se detallan las propiedades de secado de estos sistemas, sin embargo, a causa de los reducidos pesos moleculares en particular para los sistemas de poliuretano, se ha de partir de resistencias a la adherencia de contacto solo reducidas. No se menciona el uso de estos sistemas para el revestimiento de láminas.

Asimismo, en este documento no se encuentra ninguna indicación de cómo se comporta una dispersión de este tipo cuando se aplica sobre una lámina termoplástica y se conforma la lámina. Tales revestimientos tienen que presentar, en particular, una adherencia suficiente sobre el sustrato de lámina. Además, es ventajosa, tal como ya se ha mencionado, una resistencia a la adherencia de contacto lo más elevada posible para que la lámina revestida, pero no curada, se pueda enrollar sobre rollos.

Por consiguiente, en el estado de la técnica continúa existiendo la necesidad de láminas mejoradas o al menos alternativas con revestimientos que se curan por radiación. Serían deseables láminas en las que el revestimiento después de la conformación y el curado presentase una elevada resistencia a abrasión con una adherencia al mismo tiempo buena sobre la lámina. Independientemente... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Lámina que contiene al menos un polímero termoplástico seleccionado de poliuretano termoplástico, poli (metacrilato de metilo) (PMMA) así como variantes modificadas de PMMA, policarbonato (PC) , copolímeros de acrilonitrilo-estireno-éster de acrilo (ASA) y copolímeros de acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS) , que comprende además un revestimiento curable por radiación, comprendiendo el revestimiento un polímero de poliuretano que presenta grupos (met) acrilato y que se puede obtener a partir de la reacción de una mezcla de reacción que comprende:

(a) poliisocianatos y (b1) compuestos que comprenden grupos (met) acrilato y reactivos frente a isocianatos,

encontrándose la media en peso Mw del polímero de poliuretano, determinada mediante cromatografía de permeación en gel, en un intervalo de ! 250000 g/mol a ∀ 350000 g/mol y comprendiendo el revestimiento además nanopartículas inorgánicas seleccionadas del grupo de los óxidos óxido de silicio, óxido de aluminio, óxido de cerio, óxido de zirconio, óxido de niobio y óxido de titanio con un tamaño de partícula medio, determinado mediante dispersión dinámica de luz con un Dimensionador de Partículas de Alto Rendimiento (HPPS) , tal como se desvela en la descripción, de ! 1 nm a ∀ 200 nm.

2. Lámina de acuerdo con la reivindicación 1, siendo la lámina una lámina de policarbonato con un espesor de ! 10 #m a ∀ 1500 #m.

3. Lámina de acuerdo con la reivindicación 1, encontrándose la media en peso Mw del polímero de poliuretano en un intervalo de ! 280000 g/mol a ∀ 320000 g/mol.

4. Lámina de acuerdo con la reivindicación 1, comprendiendo la mezcla de reacción además los siguientes componentes:

(b2) compuestos de efecto hidrofilizante con grupos iónicos y/o que se pueden convertir en grupos iónicos y/o grupos no iónicos (b3) compuestos de poliol con un peso molecular medio de ! 50 g/mol a ∀ 500 g/mol y una funcionalidad

hidroxilo de ! 2 y (b4) compuestos con funcionalidad amino.

5. Lámina de acuerdo con la reivindicación 4, comprendiendo la mezcla de reacción además el siguiente componente:

(b5) compuestos de poliol con un peso molecular medio de ! 500 g/mol a ∀ 13000 g/mol y una funcionalidad 30 hidroxilo media de ! 1, 5 a ∀ 5.

6. Lámina de acuerdo con la reivindicación 4 o 5, presentando en la mezcla de reacción la cantidad de los grupos hidroxilo en el componente (b3) una parte en la cantidad total de los grupos hidroxilo y grupos amino de ! 5 % en moles a ∀ 25 % en moles y no teniéndose en cuenta a este respecto los grupos hidroxilo del agua en la mezcla de reacción.

7. Lámina de acuerdo con la reivindicación 1, comprendiendo el revestimiento además el siguiente componente:

(b6) compuestos que comprenden grupos (met) acrilato y no reactivos frente a isocianatos y/o que no se han hecho reaccionar.

8. Lámina de acuerdo con la reivindicación 1, estando modificada la superficie de las nanopartículas en el revestimiento mediante la unión covalente y/o no covalente de otros compuestos.

9. Procedimiento para la producción de láminas revestidas de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende las etapas:

-facilitación de una dispersión de polímero, comprendiendo la dispersión un polímero de poliuretano que presenta grupos (met) acrilato y que se puede obtener a partir de la reacción de una mezcla de reacción que comprende:

(a) poliisocianatos y (b1) compuestos que comprenden grupos (met) acrilato y reactivos frente a isocianatos,

encontrándose la media en peso Mw del polímero de poliuretano, determinada mediante cromatografía de permeación en gel, en un intervalo de ! 250000 g/mol a ∀ 350000 g/mol y comprendiendo la dispersión, además, nanopartículas inorgánicas seleccionadas del grupo de los óxidos óxido de silicio, óxido de aluminio, 50 óxido de cerio, óxido de zirconio, óxido de niobio y óxido de titanio con un tamaño de partícula medio, determinado mediante dispersión dinámica de luz con un Dimensionador de Partículas de Alto Rendimiento

(HPPS) , tal como se desvela en la descripción, de ! 1 nm a ∀ 200 nm

-revestimiento de una lámina que contiene al menos un polímero termoplástico seleccionado de poliuretano termoplástico, poli (metacrilato de metilo) (PMMA) así como variantes modificadas de PMMA, policarbonato (PC) , copolímeros de acrilonitrilo-estireno-éster de acrilo (ASA) y copolímeros de acrilonitrilo-butadieno-estireno

(ABS) con la dispersión de polímero -secado de la dispersión de polímero.

10. Uso de láminas revestidas de acuerdo con la reivindicación 1 para la producción de cuerpos de conformado.

11. Procedimiento para la producción de cuerpos de conformado con un revestimiento curado por radiación que comprende las etapas:

-facilitación de una lámina revestida de acuerdo con la reivindicación 1 -conformado del cuerpo de conformado -curado del revestimiento curable por radiación.

12. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, en el que el conformado del cuerpo de conformado se realiza en un molde a una presión de ! 2 MPa (20 bar) a ∀ 15 MPa (150 bar) .

13. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, en el que el conformado del cuerpo de conformado tiene lugar a una temperatura de 20 º C a ∀ 60 º C por debajo de la temperatura de reblandecimiento del material de la lámina.

14. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, que comprende además la etapa:

-aplicación de un polímero sobre el lado de la lámina opuesto a la capa curada.

15. Cuerpo de conformado que se puede producir mediante un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11.