Artículo mixto de plástico y metal.

Artículo mixto de plástico y metal, formado por una capa metálica (1) y un material termoplástico (2) así como poruna capa de adherente (3) dispuesta entre la capa metálica (1) y el material termoplástico,

dicho materialtermoplástico (2) es de poliamida y el adherente de la capa de adherente (3) está formado por un barniz quecontiene amida, dicha capa de adherente (3) consta por lo menos de dos semicapas (capas parciales) (3a, 3b),caracterizado porque una capa de imprimación (3a) de la capa adherente (3) situada directamente sobre la capametálica (1) está formada por un barniz de cables, que tiene un contenido de sólidos más elevado y/o una viscosidadmás elevada que un barniz para cables destinado a la formación de una capa de cobertura (3b) de la capaadherente (3) situada encima de la anterior y/o porque la amida del barniz para cables está presente en forma depoliamida completamente polimerizada, en forma de copolímero y/o en forma de prepolímero en la capa deimprimación (3a) y en la capa de cobertura (3b) pero con composiciones distintas, de modo que la capa de cobertura(3b), caracterizada por una menor reactividad y una menor capacidad de unión a temperatura ambiente que la capade imprimación (3a), forma una capa protectora contra los factores medioambientales nocivos, por ejemplo contra lahumedad del aire.

Artículo mixto de plástico y metal

La presente invención se refiere a un artículo mixto de plástico y metal, formado por una capa metálica y un material termoplástico así como por una capa de adherente dispuesta entre la capa metálica y el material termoplástico, dicho material termoplástico (2) es de poliamida y el adherente de la capa de adherente está formado por un barniz que contiene amida, dicha capa de adherente está formada por lo menos por dos semicapas (capas parciales) .

Ya son conocidos los artículos mixtos de plástico y metal del tipo recién mencionado. Por ejemplo, en el documento DE 38 18 479 A1 se describe un material mixto, que contiene una capa metálica, un adherente y una capa de polipropileno. La capa de adherente sirve para unir los materiales de la capa metálica y la capa de polipropileno, mediante una unión pegada de gran fuerza adhesiva. El adherente está formado en lo esencial por una resina epoxi basada en el bisfenol A y la capa de polipropileno contiene en su masa un silano injertable y como reticulante un 15 peróxido o por su superficie contigua a la capa metálica se ha tratado con una mezcla de silano injertable y peróxido. Después de la limpieza previa de la capa metálica, por ejemplo una chapa metálica, se aplica el adherente, sin diluir

o ajustado a la viscosidad deseada mediante un disolvente apropiado, en cantidades de 1 a 10 g/m2 y se somete a un tratamiento térmico entre 170ºC y 190ºC, que dura de 5 a 20 minutos. Las superficies pretratadas de este modo se llevan después directamente a la formación de un precombinado o a la fabricación de un artículo moldeado. Para ello es ventajoso que la capa metálica antes o después de recubrirse con el adherente puede deformarse (transformarse) a temperatura ambiente por un proceso de embutición profunda de uno o varios pasos, habitual en los metales, para fabricar una preforma metálica. El inconveniente tecnológico consiste en que para fabricar el adherente en el proceso de producción se tiene que emplear un sistema bicomponente con un proporción exacta entre la resina epoxi utilizada y el endurecedor (reticulante) así como eventualmente el acelerante.

También en el documento DE 195 35 915 A1 se describe un artículo mixto de plástico y metal, dado que este documento se refiere a un adherente para unir en especial láminas de plástico de polipropileno preferentemente con sustratos metálicos. El adherente contiene un copolímero de bloques aleatorio de polipropileno injertado y por lo menos un estabilizador UV. Se describe entre otros el recubrimiento de chapas metálicas de 0, 04 a 1 mm de grosor, por ejemplo chapa negra, hojalata, aluminio y diversas aleaciones de hierro, que eventualmente está provisto de una capa de pasivado basada en compuestos de níquel, cromo o cinc.

En especial para el recubrimiento de piezas metálicas, que se han revestido por colada con una poliamida, surge el problema de que debido a las diferentes propiedades de los materiales, aparecen durante la producción desconchados (despegues, elevaciones) , debidos por ejemplo a la contracción, que da pie p.ej. a que el agua pueda penetrar dentro del producto acabado. Para eliminar estas faltas de estanqueidad se requieren procedimientos separados, tecnológicamente costosos, por ejemplo un proceso de impregnación.

Por el documento DE 103 61 096 A1 se conoce un artículo mixto de plástico y metal de un tipo similar. En este caso, la capa de termoplástico puede ser de PA6 o de PA66, existiendo la posibilidad de fabricar la capa de adherente por su cara más próxima a la capa de termoplástico basada en PUR y PA, PA 11, PA 12 y las correspondientes copoliamidas flexibles basadas en PA11 y PA12, copoliamidas basadas en PA6 y PA66 con elastómeros termoplásticos seleccionados o de punto de fusión más bajo que el de las PA6 y PA66 o bien con poliuretanos termoplásticos.

La aplicación de la capa de adherente se realiza por barnizado (pintado) y la aplicación de la capa de plástico se realiza por (moldeo de) inyección.

En un procedimiento alternativo, que permite aplicar la capa de adherente sobre la zona metálica de la pieza moldeada, se deposita en primer lugar un polímero disuelto en un disolvente sobre la zona metálica. A continuación se seca la película de polímero y se calienta la zona metálica hasta una temperatura próxima a la fusión del polímero, con preferencia en atmósfera de gas inerte, con lo cual la película de polímero secada esencialmente por debajo de la temperatura de fusión del polímero no se pega sobre dicha zona metálica. Si se generan las películas de polímero por ejemplo disolviendo el PBT o la PA66 en hexafluorisopropanol (HFIP) a temperatura ambiente,

aplicando la solución sobre la zona metálica y después evaporando el disolvente con vacío, estas películas de polímero no se pegan sobre la zona metálica. Por el contrario, si se calienta la zona metálica y la película de polímero a una temperatura próxima a la fusión del polímero, aprox. entre 225ºC y 265ºC, entonces se genera una unión pegada entre la zona metálica, que puede ser por ejemplo de CuSn6 o de Sn, y la película del polímero o bien se genera una unión de materiales.

Es objeto de la presente invención desarrollar un artículo mixto de plástico y metal del tipo mencionado en la introducción, que, empleando posiblemente poliamidas como material termoplástico, se caracteriza por un método de producción simple y económico, en el que la capa metálica y el material termoplástico se unen entre sí de forma firme y segura, de tal manera que no se produzca un desconchado (levantamiento) del uno sobre el otro, incluso 65 cuando se sometan a esfuerzos mecánicos grandes.

Este objeto se logra con las características definidas en la reivindicación.

Los barnices de cables son barnices aislantes basados en resinas sintéticas, que se aplican en forma de películas electroaislantes lo más homogéneas y delgadas posible sobre cables de cobre o de aluminio. Cabe distinguir entre diferentes grupos de barnices de cables, por ejemplo las poliesterimidas modificadas con THEIC, poliamidas y epóxidos, los barnices de cable soldables de poliuretano y los barnices adhesivos, p.ej. de PVB y poliamida.

Ahora se ha encontrado de modo sorprendente que empleando como adherente un barniz de cable que contenga amida pueden lograrse valores de adhesión extraordinariamente buenos gracias al emparejamiento con polímeros, por ejemplo poliamidas, cuyas moléculas tengan una estructura polar. Esto se pone de manifiesto no solo en el recubrimiento de las piezas metálicas, que se sumergen en una colada de poliamida, en especial en las zonas inyectadas por detrás que se consideran críticas, sino también en la coextrusión o en el posterior laminado de la capa metálica provista de una capa de adherente con el material termoplástico, por ejemplo con una lámina o plancha que se haya laminado aplicando calor y presión.

Por aportación de calor, en especial a una temperatura superior al punto de reblandecimiento del material de poliamida que se pretende unir con el metal, tiene lugar mediante el adherente la unión de la poliamida con la capa metálica, con lo cual en especial en la superficie límite entre la capa de adherente y el material de poliamida se 20 forman zonas de transición fundidas entre sí y dentro del material de poliamida se forman durante el enfriamiento zonas de fase poliamida amoría, que pueden detectarse con el microscopio cuando se practica una sección y que pueden diferenciarse de la estructura de la poliamida que habitualmente es cristalina. Es cierto que esto se produce durante el enfriamiento de la poliamida unida con el metal en especial después de haber superado la temperatura de su punto de reblandecimiento. Esto se pone de manifiesto por el hecho de que en el artículo mixto de la invención la solidificación de la poliamida provoca los fenómenos ya conocidos de contracción, pero las tensiones generadas por este hecho se compensan de modo ventajoso con el adherente y no se generan fisuras y/o delaminaciones.

Las capas metálicas pueden ser en este caso todos los materiales metálicos imaginables que se presentan en forma de fleje (banda, cinta) . El soporte metálico puede ser por ejemplo de fleje de acero laminado en frío, con preferencia los tipos de DC 01 a DC 04 según norma DIN EN 10 139, de chapa fina o muy fina o los flejes de inoxidable, aluminio o metales no férricos. Como capa metálica se pueden emplear también soportes perfilados.

Se ha puesto también de manifiesto que al barniz electroaislante para cables se le puede añadir grafito en forma finamente dispersada para generar conductividad eléctrica, sin que mermar de forma considerable... [Seguir leyendo]

1. Artículo mixto de plástico y metal, formado por una capa metálica (1) y un material termoplástico (2) así como por una capa de adherente (3) dispuesta entre la capa metálica (1) y el material termoplástico, dicho material 5 termoplástico (2) es de poliamida y el adherente de la capa de adherente (3) está formado por un barniz que contiene amida, dicha capa de adherente (3) consta por lo menos de dos semicapas (capas parciales) (3a, 3b) , caracterizado porque una capa de imprimación (3a) de la capa adherente (3) situada directamente sobre la capa metálica (1) está formada por un barniz de cables, que tiene un contenido de sólidos más elevado y/o una viscosidad más elevada que un barniz para cables destinado a la formación de una capa de cobertura (3b) de la capa adherente (3) situada encima de la anterior y/o porque la amida del barniz para cables está presente en forma de poliamida completamente polimerizada, en forma de copolímero y/o en forma de prepolímero en la capa de imprimación (3a) y en la capa de cobertura (3b) pero con composiciones distintas, de modo que la capa de cobertura (3b) , caracterizada por una menor reactividad y una menor capacidad de unión a temperatura ambiente que la capa de imprimación (3a) , forma una capa protectora contra los factores medioambientales nocivos, por ejemplo contra la humedad del aire.

2. Artículo mixto de plástico y metal según la reivindicación 1, caracterizado porque las zonas de transición fundidas entre sí de la capa límite (G) entre la capa de adherente (3) y el material termoplástico (2) y/o las zonas (2b) del material termoplástico (2) están formadas por una fase de poliamida amoría.

3. Artículo mixto de plástico y metal según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el barniz para cables contiene grafito para generar una conductividad eléctrica y una soldabilidad, la porción de grafito se sitúa en especial como máximo en 40 partes en peso por cada 100 partes en peso de barniz de cables, con preferencia entre 10 y 30 partes en peso por cabe 100 partes en peso de barniz de cables.

4. Artículo mixto de plástico y metal según una de las reivindicaciones de 1 a 3, caracterizado porque el barniz para cables de la capa de imprimación (3a) tiene un contenido de sólidos del 30 al 45 por ciento en peso, con preferencia del 32 el 38 por ciento en peso.

5. Artículo mixto de plástico y metal según una de las reivindicaciones de 1 a 4, caracterizado porque el barniz de cables de la capa de cobertura (3b) tiene un contenido de sólidos del 8 al 25 por ciento en peso, con preferencia del 10 al 16 por ciento en peso.

6. Artículo mixto de plástico y metal según una de las reivindicaciones de 1 a 5, caracterizado porque el barniz para

cables contiene como disolvente fracciones aromáticas ligeras del petróleo, fenol, cresol, xileno, alcohol bencílico, Nmetil-2-pirrolidona y/o N, N-dimetilacetamida.

7. Artículo mixto de plástico y metal según una de las reivindicaciones de 1 a 6, caracterizado porque el barniz de cables tiene una viscosidad a 23ºC entre 250 y 1500 mPas.

8. Artículo mixto de plástico y metal según una de las reivindicaciones de 1 a 7, caracterizado porque la capa metálica (1) es de fleje de acero laminado en frío, con preferencia de los tipos de DC 01 a DC 04 según norma DIN EN 10 139, de chapa fina o muy fina o de fleje de acero inoxidable, de aluminio o de metales no férricos.

9. Artículo mixto de plástico y metal según una de las reivindicaciones de 1 a 8, caracterizado porque la capa metálica (1) está presente en forma de pieza troquelada o de pieza doblada y troquelada, en tal caso la capa de adherente (3) cubre los cantos troquelados existentes.

10. Artículo mixto de plástico y metal según una de las reivindicaciones de 1 a 9, caracterizado porque la capa metálica (1) y la capa de adherente (3) situada encima se someten a embutición profunda después de haberse unido entre sí.

11. Artículo mixto de plástico y metal según una de las reivindicaciones de 1 a 7, caracterizado porque la capa

metálica (1) se presenta en forma de perfil. 55

12. Artículo mixto de plástico y metal según una de las reivindicaciones de 1 a 11, caracterizado porque el material termoplástico (2) se presenta en forma de lámina o de plancha.

13. Artículo mixto de plástico y metal según una de las reivindicaciones de 1 a 12, caracterizado porque el material termoplástico (2) debajo de la capa intermedia de adherente (3) está unido por ambas caras con la capa metálica (1) .

14. Artículo mixto de plástico y metal según una de las reivindicaciones de 1 a 13, caracterizado porque el grosor

(Da) de la capa de imprimación (3a) está comprendido entre 2 y 10 μm, con preferencia entre 4 y 8 μm, y el grosor 65 (Db) de la capa de cobertura (3b) está comprendido entre 4 y 20 μm, con preferencia entre 6 y 15 μm.

15. Artículo mixto de plástico y metal según una de las reivindicaciones de 1 a 14, caracterizado porque el grosor (D) de la capa de adherente (3) , configurada como doble capa, está comprendido entre 3 y 30 μm, en especial entre 6 y 23 μm, con preferencia entre 10 y 15 μm.

16. Artículo mixto de plástico y metal según una de las reivindicaciones de 1 a 15, caracterizado porque debajo de la capa de adherente (3) se ha depositado una capa de pasivado y/o una capa protectora (4) sobre la capa metálica (1) .

17. Artículo mixto de plástico y metal según la reivindicación 16, caracterizado porque la capa de pasivado y/o capa protectora (4) está formada por un revestimiento de inmersión en masa fundida, que consiste con preferencia en una capa generada por galvanizado de inmersión en calienta o aluminizado por inmersión en caliente.

18. Uso de un barniz para cables que contiene amida como adherente entre un material termoplástico (2) formado por poliamida y un material metálico, que es con preferencia una capa metálica (1) , en especial para fabricar un artículo mixto según una de las reivindicaciones de 1 a 17, caracterizado porque se aplica un barniz de cables para formar una capa de imprimación (3a) de la capa adherente (3) situada directamente sobre la capa metálica (1) , dicho barniz de cables tiene un contenido de sólidos más elevado y/o una viscosidad más elevada que un barniz de cables empleado para formar una capa de cobertura sobrepuesta (3b) de la capa adherente (3) y porque la amida del

barniz de cables está presente en forma de poliamida completamente polimerizada, en forma de copolímero y/o en forma de prepolímero en la capa de imprimación (3a) y la capa de cobertura (3b) está presente en una composición distinta, de tal manera que dicha capa de cobertura (3b) se caracteriza por tener menor reactividad y menor capacidad de unión a temperatura ambiente que la capa de imprimación (3a) y forma una capa protectora contra los factores medioambientales nocivos, por ejemplo contra la humedad del aire.

19. Uso según la reivindicación 18, caracterizado porque el barniz para cables que contiene amida se aplica por proyección (a pistola) , por colada (cortina) , con boquilla (pulverización, chorro) o con rodillos sobre el material metálico o por inmersión de una pieza metálica en el barniz para cables que contiene amida.

20. Uso según la reivindicación 18 ó 19, caracterizado porque el barniz para cables que contiene amida se une al material termoplástico (2) formado por poliamida por un tratamiento térmico.

21. Uso según la reivindicación 20, caracterizado porque el tratamiento térmico se lleva a cabo a una temperatura superior al punto de reblandecimiento de la poliamida, con preferencia a una temperatura no superior a 260ºC. 35

22. Uso según una de las reivindicaciones de 18 a 21, caracterizado porque como barniz para cables para generar la capa de imprimación (3a) se utiliza un barniz que tiene un contenido de sólidos del 30 al 45 por ciento en peso, con preferencia del 32 al 38 por ciento en peso.

23. Artículo mixto de plástico y metal según una de las reivindicaciones de 18 a 22, caracterizado porque como barniz para cables para generar la capa de cobertura (3b) se emplea un barniz que tiene un contenido de sólidos del 8 al 25 por ciento en peso, con preferencia del 10 al 16 por ciento en peso.