Piezas de construcción estructurales híbridas de metal-plástico.

Pieza de construcción estructural, que comprende: un componente de metal,

un componente de plástico unido mediante inyección al componente de metal en el procedimiento de moldeo por inyección y un sistema de adhesivo que une el componente de metal y el componente de plástico, caracterizada porque el sistema de adhesivo está compuesto de un adhesivo de plástico o de un adhesivo de plástico en combinación con una imprimación, siendo el adhesivo de plástico un poliéster, un poliuretano o un epóxido, estando modificado con un dieno y/o un polieno y estando completamente reticulado o parcialmente reticulado.

Piezas de construcción estructurales híbridas de metal-plástico La presente invención se refiere a una pieza de construcción estructural que comprende un componente de metal, un componente de plástico unido mediante inyección en el procedimiento de moldeo por inyección al componente de metal y un sistema de adhesivo que une el componente de metal y el componente de plástico. La invención se refiere asimismo a un procedimiento para la producción de esta pieza de construcción estructural de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 16.

Por el documento DE 41 09 397 A1 se conoce una pieza de construcción estructural genérica y un procedimiento para la producción de la misma.

Las piezas de construcción compuestas de metal-plástico deben aunar las respectivas propiedades positivas de los componentes metal y plástico en una pieza de construcción. Las piezas de construcción de dos componentes diferentes, metal y plástico, se denominan en el presente documento piezas de construcción "híbridas". Sin embargo, los metales y los plásticos son muy diferentes en sus propiedades y en su comportamiento de procesamiento y, por tanto, no se pueden unir entre sí sin problemas de tal manera que se obtenga una unión duradera y que se pueda someter a esfuerzo.

Por el documento DE 38 39 855 C2 se conoce una pieza de construcción compuesta en la que están unidos mediante inyección nervios de refuerzo de plástico a un cuerpo de base de metal. El cuerpo de base de metal presenta pasos a través de los cuales está inyectado el plástico. Por tanto, se trata de una unión por arrastre de forma en la que el plástico prácticamente está enganchado en el metal. Como alternativa se sabe cómo conseguir una unión por arrastre de forma mediante una unión con acanaladura correspondiente del componente de metal. Tales uniones por arrastre de forma no son satisfactorias para piezas sometidas a esfuerzo con respecto a su fuerza de adherencia. Además, las piezas son propensas a la corrosión debido a que puede penetrar humedad mediante efecto capilar entre el componente de metal y el componente de plástico.

También se sabe cómo unir un componente de metal revestido con barniz adhesivo en un procedimiento continuo mediante co-extrusión con un componente de plástico. El componente de metal, que en este caso está presente en forma de lámina, se precalienta de tal manera que se activa la capa de adhesivo durante la extrusión y se crea una unión del componente de metal con el componente de plástico aplicado. Una activación del adhesivo requiere sobrepasar una determinada temperatura que depende del adhesivo respectivamente usado. Si no se alcanza esta temperatura se produce una unión insuficiente entre los dos componentes de la pieza de construcción compuesta. Como los metales son buenos conductores de calor, la obtención de una temperatura suficiente con frecuencia es difícil, particularmente con grandes piezas voluminosas.

De acuerdo con el documento WO 2005/032793 se perfecciona este procedimiento usándose un adhesivo que se puede activar mediante calentamiento posterior, es decir, en primer lugar se produce una pieza de construcción compuesta mediante moldeo por inyección de un componente de plástico sobre un componente de metal y a continuación se calienta el componente de metal de nuevo para la activación de la capa de adhesivo. Mediante este procedimiento se obtiene una unión material entre el componente de metal y el componente de plástico.

El procedimiento de acuerdo con el documento WO 2005/032793 produce una resistencia de la unión entre el metal y el plástico que es completamente suficiente para piezas de construcción que no están expuestas a esfuerzos mecánicos muy intensos, por ejemplo, para piezas de construcción meramente decorativas. Las piezas de construcción compuestas también pueden usarse eventualmente para piezas de construcción que están expuestas a ciertos esfuerzos mecánicos, sin embargo, cuyo fallo potencial no conlleva graves consecuencias.

En piezas de construcción estructurales, particularmente piezas de soporte, piezas móviles y/o piezas relevantes para la seguridad de un vehículo, un aparato u otro dispositivo, sin embargo, se deben plantear requisitos a la resistencia y fiabilidad de la unión de metal y plástico que no se pueden cumplir por el estado de la técnica.

Por tanto, es objetivo de la presente invención proporcionar piezas de construcción estructurales con un componente de metal y un componente de plástico que estén unidos entre sí de forma duradera y que se puedan someter a esfuerzo.

Es objetivo de la presente invención particularmente proporcionar piezas de construcción estructurales tales que se puedan someter a esfuerzo estática y dinámicamente.

Además es objetivo de la presente invención proporcionar piezas de construcción estructurales tales que posean una alta resistencia a la flexión y torsión.

También es objetivo de la presente invención proporcionar piezas de construcción estructurales tales que se puedan usar en zonas en riesgo de corrosión. Los objetivos de la invención se resuelven mediante una pieza de construcción estructural de acuerdo con la reivindicación 1 y un procedimiento para la producción de la pieza de construcción estructural de acuerdo con la reivindicación 16. Perfeccionamientos ventajosos de la invención son objeto de las reivindicaciones dependientes.

La presente invención se refiere a una pieza de construcción estructural que presenta un componente de metal, un componente de plástico unido mediante inyección en el procedimiento de moldeo por inyección al componente de metal y un sistema de adhesivo que une el componente de metal y el componente de plástico, estando compuesto el sistema de adhesivo de un adhesivo de plástico o de un adhesivo de plástico en combinación con una imprimación y siendo el adhesivo de plástico un poliéster, un poliuretano o un epóxido, estando modificado con un dieno y/o un polieno y estando parcialmente reticulado o completamente reticulado.

La pieza de construcción estructural de acuerdo con la invención se puede obtener según un procedimiento que presenta las siguientes etapas:

(a) proporcionar un componente de metal, estando el componente de metal revestido en un lado o en todos los lados con un sistema de adhesivo endurecido previamente, es decir, reticulado previamente,

(b) introducir el componente de metal revestido con el sistema de adhesivo endurecido previamente en un molde de inyección de una herramienta de moldeo por inyección de tal manera que la capa de adhesivo endurecida previamente esté orientada hacia un volumen libre en el molde de inyección,

(c) moldear por inyección un componente de plástico sobre el componente de metal, endureciendo adicionalmente el sistema de adhesivo y usándose como sistema de adhesivo un sistema de adhesivo compuesto de un adhesivo de plástico o de un adhesivo de plástico en combinación con una imprimación, siendo el adhesivo de plástico un poliéster, un poliuretano o un epóxido y estando modificado con un dieno y/o un polieno.

El termino "un" se debe entender en la presente descripción y en las reivindicaciones siempre como "al menos un".

El punto clave de la presente invención es el sistema de adhesivo. Se trata de un sistema reactivo en caliente, que endurece en dos pasos (reticulable) que se puede adaptar debido a su composición especial, particularmente mediante la modificación con dienos y/o polienos, de manera óptima al plástico a unir mediante inyección. De este modo se consigue una fuerza adhesiva no conseguida hasta ahora mediante una conexión por unión material entre el metal y el plástico.

Como componente de metal se consideran básicamente todos los metales, particularmente los metales habituales en el ámbito de las piezas de construcción estructurales, tales como, por ejemplo, acero con distintas resistencias, acero inoxidable, estaño, metales ligeros tales como aluminio y magnesio, etc. o una aleación de metales, por ejemplo, con carbono, cromo, níquel y molibdeno. El metal es preferentemente acero que está exento de un revestimiento o lubricantes.

El componente de metal se usa típicamente en forma de chapas o chapas conformadas hasta piezas conformadas.

Se seleccionan los materiales preferentes para el componente de plástico dependiendo del intervalo de temperaturas de aplicación pretendido y dependiendo de los requisitos mecánicos. Los materiales de plástico reforzados con fibras,... [Seguir leyendo]

1. Pieza de construcción estructural, que comprende: un componente de metal, un componente de plástico unido mediante inyección al componente de metal en el procedimiento de moldeo por inyección y un sistema de adhesivo que une el componente de metal y el componente de plástico, caracterizada porque el sistema de adhesivo está compuesto de un adhesivo de plástico o de un adhesivo de plástico en combinación con una imprimación, siendo el adhesivo de plástico un poliéster, un poliuretano o un epóxido, estando modificado con un dieno y/o un polieno y estando completamente reticulado o parcialmente reticulado.

2. Pieza de construcción estructural de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el adhesivo de plástico es una resina epoxi basada en bisfenol A /bisfenol B y/o bisfenol C y/o bisfenol F.

3. Pieza de construcción estructural de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el adhesivo de plástico es una resina epoxi basada en éter de diglicidilo de bisfenol A o novolaca de epoxi cresol.

4. Pieza de construcción estructural de acuerdo con la reivindicación 1 a 3, caracterizada porque el sistema de adhesivo está modificado mediante unión covalente de un dieno, particularmente de un 1, 3-dieno.

5. Pieza de construcción estructural de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el sistema de adhesivo está modificado mediante inclusión física de un dieno y/o un polieno, particularmente de goma.

6. Pieza de construcción estructural de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque la parte de dieno y/o polieno en el sistema de adhesivo es del 1 al 30% en peso, preferentemente del 3 al 10% en peso.

7. Pieza de construcción estructural de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el sistema de adhesivo además está modificado mediante silanos modificados con alquilo y/o arilo de la fórmula general HO-Si (R) (R') (R") , pudiendo ser los restos R, R' y R" iguales o pudiendo estar modificados parcialmente o todos de forma diferente con grupos alquilo y/o arilo, llevando los grupo alquilo y/o arilo grupos funcionales, tales como COOH, OH, NH2.

8. Pieza de construcción estructural de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque el sistema de adhesivo contiene un endurecedor.

9. Pieza de construcción estructural de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque el sistema de adhesivo contiene un reforzante de la resistencia a impacto.

10. Pieza de construcción estructural de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque el sistema de adhesivo contiene un endurecedor latente.

11. Pieza de construcción estructural de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizada porque el sistema de adhesivo contiene un acelerador para el endurecedor latente.

12. Pieza de construcción estructural de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque el sistema de adhesivo contiene un polvo termoplástico.

13. Pieza de construcción estructural de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada porque el componente de plástico está compuesto de un material de plástico que está seleccionado entre polipropileno, poliamida, combinados de poliamida-poli (óxido de fenileno) , combinados de poliamida-poliestireno, poliftalamida, poli (sulfuro de propileno) y polisulfona.

14. Pieza de construcción estructural de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizada porque el componente de plástico presenta un material de plástico reforzado con fibra.

15. Pieza de construcción estructural de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizada porque presenta una superficie visible de metal con óptica de metal o con óptica de barniz.

16. Procedimiento para la producción de una pieza de construcción estructural que presenta un componente de metal y un componente de plástico, que presenta las siguientes etapas:

(a) proporcionar el componente de metal, estando el componente de metal revestido en un lado o en todos los lados con un sistema de adhesivo endurecido previamente,

(b) introducir el componente de metal revestido con el sistema de adhesivo endurecido previamente en un molde de inyección de una herramienta de moldeo por inyección de tal manera que la capa de adhesivo endurecida previamente esté orientada hacia un volumen libre en el molde de inyección,

(c) moldear por inyección el componente de plástico sobre el componente de metal, endureciendo adicionalmente el sistema de adhesivo,

caracterizado porque como sistema de adhesivo se usa un sistema de adhesivo compuesto de un adhesivo de plástico o de un adhesivo de plástico en combinación con una imprimación, siendo el adhesivo de plástico un 5 epóxido o un poliuretano o un poliéster y estando modificado con un dieno y/o un polieno.

17. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizado porque el componente de metal se reviste antes de la etapa (a) mediante pintado por pulverización o pintado por inmersión o revestimiento de polvo o pintado por inmersión catalítico o mediante revestimiento en bobina con el sistema de adhesivo.

18. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 16 o 17, caracterizado porque el sistema de adhesivo antes de

la etapa (a) se endurece previamente a una temperatura de 100 a 140 º C durante una duración de 20 a 40 segundos.

19. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 16 a 18, en el que se precalienta el molde de inyección antes de la etapa (b) y/o el componente de metal antes de la etapa (c) hasta una temperatura predeterminada.

20. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 16 a 19, en el que se realiza en la etapa (c) un endurecimiento completo del sistema de adhesivo.

21. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 16 a 20, en el que la pieza de construcción estructural se recuece después de la etapa (c) para el endurecimiento completo del sistema de adhesivo.

22. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 16 a 21, en el que el componente de plástico se aplica 20 mediante inyección en forma de un revestimiento.

23. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 16 a 21, en el que el componente de plástico se aplica mediante inyección en forma de estructuras de refuerzo.