Gel-Coat de resina epoxi con nanofibras de carbono y proceso de preparación del mismo,

que tiene una conductividad eléctrica superficial mínima de 2*10-4 S*cm-1 y baja viscosidad (400mPa*s) comprendiendo:Resina de epoxi; agente endurecedor, nanofibras decarbono entre 1 y 10%; y gel de sílice.El proceso consiste en:- Mezclar la resina en un 92%, las nanofibras de carbono en un 5% y el gel de sílice en un 3%, en un vaso de precipitado graduado de 5 litros.- Homogeneizar una hora, con agitación mecánica de pocas revoluciones (entre 10 y 100 r.p.m.), pudiendo introducir un aditivo desaireante.- Incorporar el endurecedor en un 40% en peso respecto a la resina.- Postcurado durante cuatro horas a 60°C, dos horas a 80°C y enfriamiento progresivo de 10ºC/hora

Gel-coat de resina epoxi con nanofibras de carbono y proceso de preparación del mismo.

Objeto de la invención

La invención, tal como expresa el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un gel-coat de resina epoxi con nanofibras de carbono y al proceso de preparación del mismo, aportando al estado de la técnica, notables ventajas y características de novedad que se consignarán en detalle más adelante.

En particular, el objeto de la invención se centra en un gel-coat epoxi que contiene nanofibras de carbono y a su proceso de preparación, el cual, está especialmente destinado para aplicaciones industriales que requieran ser susceptibles al paso de corriente eléctrica.

Campo de aplicación de la invención

El campo de aplicación de la presente invención se encuadra dentro del sector técnico de los polímeros y gel-coats como parte integrante de materiales compuestos o para su fabricación, ya sea como productos acabados o incorporados en moldes de inyección para su procesado.

Antecedentes de la invención

Como es sabido, los gel-coat son resinas termoestables modificadas física y/o químicamente para proteger y decorar la "cara vista" del material a obtener.

El solicitante no conoce en el estado de la técnica actual antecedentes de la presente invención.

La conciencia por preservar el medio ambiente, tanto a nivel particular como industrial, se extrapola al mundo de los materiales compuestos con la búsqueda y desarrollo de materiales y procesos menos contaminantes que los actuales.

Es por ello por lo que una de las tendencias es el uso de resinas tipo epoxi, caracterizadas por sus excelentes propiedades mecánicas y una baja emisión de volátiles durante su procesado.

Si, además, éste se lleva a cabo mediante técnicas de inyección de moldes cerrados, la ventaja es aún mayor, ya que requiere un posterior acabado.

El gel-coat en su composición típica consta de:

- Resina, (poliéster, epoxi, vinil-éster, fenólica, etc.) en porcentajes comprendidos entre el 30 y el 60% en peso.

- Pigmentos, (opcional) para conferir el color final al gel-coat y cuya concentración puede variar entre el 10 y el 15% en peso.

- Aditivos, que le proporcionen alguna característica especial, como pueden ser agentes dispersadores, desaireantes, estabilizadores de la luz ultravioleta o agentes espesantes; todos ellos sin limitación alguna.

- Diluyentes, con el fin de disminuir la viscosidad del gel-coat. Su concentración oscilará entre el 10 y el 50% en peso.

- Iniciadores (en algunos casos), capaces de iniciar la polimerización del gel-coat mediante radicales libres.

Sin embargo, centrándonos en el conformado de composites mediante inyección (MTR (moldeo por transferencia de resinas), MTR light, etc.), la problemática surge de nuevo a la hora de obtener moldes económicamente asequibles e inalterables, ya que es común la aparición de poros, pérdida de brillo o agrietamientos, con el paso del tiempo.

Es pues, objeto de la presente invención, aportar al estado de la técnica un gel-coat que, además de cumplir con la legislación medioambiental en emisión de volátiles, y debido a su naturaleza de conductor eléctrico, posibilite su aplicación en la fabricación de moldes por deposición de baños metálicos cromo-níquel de elevada resistencia al desgaste, moldes calefactados por su elevada resistencia térmica y otras diversas aplicaciones, como pintados electrostáticos e inserción de circuitos eléctricos, debiendo señalarse que, por parte del solicitante, se desconoce la existencia de ninguna otra invención que presente unas características técnicas, estructurales y de configuración semejantes.

Explicación de la invención

Así, el gel-coat y proceso de preparación que la presente invención propone se configura como una novedad dentro de su campo, ya que, a tenor de su aplicación, se alcanzan satisfactoriamente los objetivos anteriormente señalados como idóneos, estando los detalles caracterizadores adecuadamente recogidos en las reivindicaciones finales que acompañan a la presente memoria descriptiva.

Por tanto, este proceso requiere la utilización de materiales de recubrimiento superficial de acabado, protección o decoración conocido como gel-coat.

De forma concreta, el gel-coat de resina epoxi con nanofibras de carbono que la invención preconiza es el siguiente:

En primer lugar, en la elaboración del gel-conductor se utilizan los siguientes materiales:

- Resina de epoxi, tipo EPOLAN 2035 ó EPOLAN 2050.

- Agente de entrecruzamiento o endurecedor, tipo EPOLAN 2025.

- Nanofibras de carbono en una proporción de entre 1 y 10%, siendo de cualquier tipo disponible en el mercado.

- Y gel de sílice, tipo AERO SIL.

En cuanto al procedimiento a seguir para la preparación del gel-coat, se siguen los siguientes pasos:

- En un vaso de precipitado graduado de 5 litros, se mezclan la resina epoxi en un 92%, las nanofibras de carbono en un 5% y el gel de sílice en un 3%.

- Los tres componentes se homogenizan durante una hora con una pala de mezclado de geometría espiral acoplada a una batidora o con una máquina de rodillos de pocas revoluciones (entre 10 y 100 r.p.m.), hasta conseguir una buena dispersión. En caso de generarse un elevado número de burbujas, se puede introducir un aditivo desaireante para su eliminación.

- Tras el período de agitación, se incorpora el endurecedor EPOLAN 2025 en un porcentaje equivalente al 40% en peso con respecto al contenido de resina, agitando nuevamente para su homogeneización.

Cabe señalar que el tiempo de procesado durante el cual la viscosidad inicial del gel-coat (∼400 mPa*s) se mantiene inalterada, es próximo a dos horas a temperatura ambiente y humedad relativa comprendida entre el 60 y el 70%.

Por otra parte, el tiempo necesario para alcanzar la ausencia de pegajosidad es próximo a cuatro horas desde la adición del endurecedor.

- Finalmente, el postcurado al que se le somete al gel-coat endurecido es de cuatro horas a 60ºC, seguido de dos horas a 80ºC y a un enfriamiento progresivo de 10ºC/hora.

Seguidamente, y para medir la conductividad eléctrica, ya que, como se ha señalado, el gel-coat propuesto está destinado especialmente para aplicaciones industriales que requieran ser susceptibles al paso de corriente eléctrica, se sigue el siguiente método:

Las medidas eléctricas se han llevado a cabo superficialmente, utilizando una placa soporte rectangular de gel-coat de dos milímetros de espesor. Sobre la superficie de la misma se van pintando con un pincel líneas verticales y paralelas con pintura de plata y, a diferentes distancias una de la otra, se conectan los electrodos aplicando una diferencia de potencial, midiéndose la resistencia al paso de corriente eléctrica.

El valor de la conductividad eléctrica será inversamente proporcional a la resistencia y dependerá igualmente de la geometría del material, tal y como muestran las siguientes ecuaciones:

Siendo:

Los valores obtenidos de la conductividad y resistencia eléctrica se expresan en la tabla 1, superando en todos ellos el umbral requerido para el pintado electrostático (1*10^-4 S*cm^-1).

El descrito gel-coat de resina epoxi con nanofibras de carbono y su proceso... [Seguir leyendo]

1. Gel-coat de resina epoxi con nanofibras de carbono, destinado para aplicaciones industriales que requieran ser susceptibles al paso de corriente eléctrica caracterizado por el hecho de contar con una conductividad eléctrica superficial mínima de 2*10^-4 S*cm^-1 y una baja viscosidad (400 mPa*s) y por comprender los siguientes materiales:

- Resina de epoxi, tipo EPOLAN 2035 ó EPOLAN 2050.

- Agente de entrecruzamiento o endurecedor, tipo EPOLAN 2025.

- Nanofibras de carbono en una proporción de entre 1 y 10%.

- Y gel de sílice, tipo AERO SIL.

2. Proceso de preparación de un gel-coat de resina epoxi con nanofibras de carbono, según el de la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de comprender los siguientes pasos:

- Mezcla de la resina epoxi en un 92%, las nanofibras de carbono en un 5% y el gel de sílice en un 3%, en un vaso de precipitado graduado de 5 litros.

- Homogeneización de los tres componentes durante una hora, hasta conseguir una buena dispersión. En caso de generarse un elevado número de burbujas, se puede introducir un aditivo desaireante para su eliminación.

- Incorporación del endurecedor EPOLAN 2025 en un porcentaje equivalente al 40% en peso con respecto al contenido de resina, agitando nuevamente para su homogeneización.

- Postcurado del gel-coat endurecido durante cuatro horas a 60ºC, seguido de dos horas a 80ºC y a un enfriamiento progresivo de 10ºC/hora.

3. Proceso de preparación de un gel-coat de resina epoxi con nanofibras de carbono, según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que la dispersión de las nanofibras de carbono se consigue con agitación mecánica mediante una pala de mezclado de geometría espiral acoplada a una batidora o con una máquina de rodillos de pocas revoluciones (entre 10 y 100 r.p.m.).

4. Proceso de preparación de un gel-coat de resina epoxi con nanofibras de carbono, según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que la viscosidad inicial de la mezcla EPOLAN 2035 con el endurecedor se mantiene invariable con la adición de nanofibras y el de sílice, permitiendo su aplicación mediante pistola.