Un material plástico reforzado con fibras, que comprende una resina de material plástico y fibras de vidrio,

en el que la resina de material plástico se selecciona entre el conjunto que consiste en resinas epoxídicas, resinas epoxídicas de novolacas y resinas epoxídicas con bajo contenido de estireno, y dichas fibras de vidrio tienen aplicada directamente como revestimiento sobre ellas una composición de copolímero funcional que forma películas, que comprende:

a) de 0,1 a 30 por ciento en peso de unidades de monómeros funcionales que se seleccionan entre el conjunto que consiste en unidades de monómeros funcionales con hidroxi, unidades de monómeros funcionales con fenilo, unidades de monómeros funcionales alcoxilados, y sus mezclas; y

b) de 70 a 99,9 por ciento en peso de una o más unidades de monómeros etilénicamente insaturados no funcionales

Composición de encolado para vidrio.

Campo del invento

El invento se refiere a una composición de encolado para vidrio, que tiene un copolímero que contiene una funcionalidad de fenilo, hidroxi o alcoxi. La composición proporciona una excelente compatibilidad con un material resinoso polimérico, como se observa por unas bajas cantidades de "vidrio blanco".

Antecedentes del invento

Una composición, o un tratamiento químico, de encolado se aplica generalmente a todas las fibras de vidrio poco después de que éstas se hayan formado, como un medio de proteger a las fibras de vidrio con respecto de la rotura y el deterioro durante el tratamiento. Como se usa en este contexto, el término de fibras de vidrio se refiere colectivamente a unos filamentos continuos de fibras de vidrio, formados por la atenuación de una corriente, o de unas corrientes, de vidrio fundido para dar unos cordones, que se forman cuando unos filamentos continuos de fibras de vidrio son reunidos conjuntamente.

Las fibras de vidrio son útiles para proporcionar refuerzo a los materiales resinosos poliméricos usados en la formación de materiales plásticos reforzados con fibras (FRP's, acrónimo de fiber reinforced plastics). Las fibras de vidrio proporcionan estabilidad dimensional a los materiales poliméricos, debido a sus altos valores de la resistencia a la tracción, de la resistencia al calor y de la resistencia a la humedad. Además de proteger a la fibra de vidrio durante la producción, la composición de encolado mejora la compatibilidad de las fibras de vidrio con las resinas de matriz.

Una medida de la compatibilidad o incompatibilidad entre la fibra de vidrio y la matriz de resina es la existencia de un denominado vidrio blanco. Por el concepto de "vidrio blanco", como se usa en el presente contexto, se entiende que en una lámina transparente de resina reforzada con fibras de vidrio, cuando se ha extendido sobre un fondo negro, se pueden observar unos cordones blancos de fibras de vidrio. La aparición del vidrio blanco indica una falta de contacto entre las fibras de vidrio encoladas y la resina. Esta falta de contacto conduce generalmente a un panel con baja resistencia mecánica.

El encolado de fibras de vidrio, que se usan para reforzar matrices de resinas de materiales sintéticos, es bien conocido Por ejemplo, el documento de patente de los EE.UU. Número 3.997.306 describe una cola para fibras de vidrio, que contiene una resina epoxídica fenólica, que es el producto de reacción del éster parcial de un ácido policarboxílico que contiene uno o más grupos carboxilo sin esterificar con un compuesto que contiene más de un grupo epoxi, un agente de acoplamiento de amino silano, un metacriloxi alquil trialcoxi silano y un agente tensioactivo no iónico.

El documento de patente de los EE.UU. Número 4.126.729 describe una mecha para aspersión con pistola de fibras de vidrio, revestida con una cola de base acuosa, que comprende un copolímero de poli(acetato de vinilo) epoxidado en combinación con un copolímero de acetato de vinilo y etileno y con un copolímero de acetato de vinilo.

El documento de patente de los EE.UU. Número 4.457.970 describe que unos cordones tratados de fibras de vidrio tienen sobre el vidrio una composición acuosa de tratamiento o un residuo secado de la misma. La composición de tratamiento tiene un agente de acoplamiento que contiene grupos vinilo, un polímero o copolímero termoplástico epoxidado, un agente de acoplamiento de silano capaz de reaccionar con radicales orgánicos en una condición no hidrolizada y/o hidrolizada parcialmente, o un producto de interacción del polímero o copolímero epoxidado y del agente de acoplamiento de silano capaz de reaccionar con radicales orgánicos, y un lubricante para fibras de vidrio. La patente de los EE.UU. Número 4.789.593 describe fibras de vidrio tratadas con una composición acuosa de tratamiento químico, que contiene un polímero termoplástico polar que forma películas, un agente de acoplamiento y un lubricante. La emulsión acuosa del polímero termoplástico que forma películas tiene una cantidad media de insaturaciones alifáticas de menos que alrededor de 1,5 dobles enlaces alifáticos por mol de polímero y tiene una relación de la insaturación alifática a la insaturación aromática que no excede de 0,1.

Las patentes de los EE.UU. Números 5.491.182 y 5.665.470 describen unas composiciones de encolado en las que el peso molecular medio del polímero es menor que 55.000. La composición polimérica de encolado podría ser formada a partir de cualquiera entre un número arbitrario de diferentes monómeros, que incluye unos ejemplos que contienen metacrilato de glicidilo y acrilato de hidroxi propilo. La patente resolvió el problema de mejorar la claridad de un FRP, especialmente en resinas acrílicas.

La solicitud de patente de los EE.UU Número US2004/082241 describe unos agentes aglutinantes copoliméricos para fibras de vidrio que contienen unas funcionalidades tanto de ácido como de hidroxilo. Los agentes aglutinantes son reticulados adicionalmente para formar una masa aglutinada continua de fibras de vidrio, o vitrofibra (en inglés "fiberglass").

Es deseable disponer de unas composiciones de encolado que proporcionen una muy buena compatibilidad entre las fibras de vidrio y las matrices poliméricas usadas para formar materiales plásticos reforzados.

Sorprendentemente, se ha encontrado que una composición de encolado que tiene un agente aglutinante copolimérico, que contiene una funcionalidad de fenilo, hidroxi o alcoxi, mejora la compatibilidad entre la fibra de vidrio y la matriz de resina, como se observa por una reducción en la aparición de vidrio blanco.

Sumario del invento

El presente invento se dirige a un material plástico reforzado con fibras (FRP) de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende una composición de encolado. La composición de encolado comprende un copolímero formado a base de por lo menos un monómero funcional, seleccionado entre el conjunto que consiste en grupos funcionales hidroxi, fenilo y alcoxilados.

Descripción detallada del invento

El presente invento se refiere a un material plástico reforzado con fibras (FRP) de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende una composición de encolado que contiene unos agentes aglutinantes copoliméricos que tienen grupos funcionales hidroxi, fenilo y/o alcoxi. Como se usa en el presente contexto, los términos funcional con alcoxi y función alcoxilada se usan para representar la misma funcionalidad. La composición de encolado es una combinación de uno o más agentes aglutinantes poliméricos termoplásticos, que forman películas, más unos agentes coadyuvantes tales como lubricantes y ciertos silanos. Por el concepto de copolímero, como se usa en el presente contexto, se entiende un polímero que se compone de por lo menos dos diferentes monómeros. Éste puede contener tres o más diferentes monómeros. El copolímero puede tener una arquitectura aleatoria, de bloques, de estrella o de otro tipo conocido, del polímero.

El agente aglutinante de encolado copolimérico es formado a partir de por lo menos un monómero funcional con hidroxi, fenilo o alcoxilado, o una mezcla de estas funciones. El nivel total de monómero o monómeros funcional(es) en el copolímero está situado entre 0,1 y 30 por ciento en peso, y preferiblemente entre 0,2 y 20 por ciento en peso. El copolímero formado es insoluble en agua y existirá como una emulsión o dispersión polimérica.

Los monómeros hidroxilados, que son útiles para formar el copolímero usado en el presente invento, incluyen, pero no se limitan a, (met)acrilato de hidroxi propilo, (met)acrilato de hidroxi etilo, (met)acrilato de hidroxi butilo, acrilato de 2-(2-etoxietoxi) etilo, monometacrilato de metoxi poli(etilen glicol), metacrilato de hidroxi etilo etoxilado y monometacrilato de propilen glicol. El monómero hidroxílico podría ser también un monómero tensioactivo copolimerizable, tal como los alil poli(etilen glicol) éteres, 4-vinil butil poli(etilen glicol)éteres y ésteres con ácido metacrílico de poli(etilen glicol) éteres.

Los monómeros funcionales con fenilo incluyen unos monómeros que contienen unos grupos fenilo que no están unidos directamente a una insaturación etilénica, Por lo tanto, no se podrían incluir estireno, metil estireno ni divinil benceno. Ejemplos de monómeros funcionales con fenilo, que son útiles en el presente invento, incluyen, pero no se limitan a, acrilato de 2-fenoxietilo, metacrilato de 2-fenoxietilo, acrilato de nonil fenol etoxilado,...

1. Un material plástico reforzado con fibras, que comprende una resina de material plástico y fibras de vidrio, en el que la resina de material plástico se selecciona entre el conjunto que consiste en resinas epoxídicas, resinas epoxídicas de novolacas y resinas epoxídicas con bajo contenido de estireno, y dichas fibras de vidrio tienen aplicada directamente como revestimiento sobre ellas una composición de copolímero funcional que forma películas, que comprende:

2. El material plástico reforzado con fibras de la reivindicación 1, en el que dicho polímero funcional que forma películas se compone de 0,2 a 20 por ciento en peso de de dichas unidades de monómeros funcionales.

3. El material plástico reforzado con fibras de la reivindicación 1, en el que dichas unidades de monómeros funcionales alcoxilados tienen la fórmula -(RO)_n-, en la que R es un grupo metilo, etilo, propilo o butilo, o una mezcla de éstos, y n es de 1 a 50.

4. El material plástico reforzado con fibras de la reivindicación 1 en el que dichas unidades de monómeros funcionales con hidroxi comprenden acrilato de hidroxi etilo o acrilato de hidroxi propilo.

5. El material plástico reforzado con fibras de la reivindicación 1 en el que dicho copolímero funcional comprende por lo menos 50 por ciento en peso de unidades de monómeros de acetato de vinilo.

6. El material plástico reforzado con fibras de la reivindicación 1, en el que dichas unidades de monómeros funcionales con fenilo comprenden un (met) acrilato de fenoxietilo.

7. El material plástico reforzado con fibras de la reivindicación 1, en el que dicho copolímero funcional tiene un peso molecular de desde 30.000 a 2.000.000.

8. El material plástico reforzado con fibras de la reivindicación 7, en el que dicho polímero funcional tiene un peso molecular mayor que 55.000.