Capa de protección contra el desgaste a base de una matriz de resina sintética, procedimiento para su producción y uso de la misma.

Capa de protección contra el desgaste con una mezcla incorporada en una matriz de resina sintética departículas de material duro transparentes no uniformes con una dureza según Mohs de al menos 6 y partículas dematerial sólido transparentes con una dureza según Mohs de al menos 3,

siendo las partículas de material duro y laspartículas de material sólido diferentes materiales, caracterizada porque las partículas de material sólidotransparentes están presentes en una distribución de tamaño de grano bimodal con en cada caso una fraccióngruesa y una fracción fina.

Capa de protección contra el desgaste a base de una matriz de resina sintética, procedimiento para su producción y uso de la misma La presente invención se refiere a una capa de protección contra el desgaste a base de una matriz de resina sintética, a un procedimiento para su producción y al uso de la misma.

En general se conoce sellar las superficies de muebles, suelos, cerámicas u otros objetos de uso corriente de materiales muy diferentes para, por un lado, proteger la superficie y por otro lado conferir a la superficie un aspecto decorativo. Para reducir la sensibilidad de la superficie con respecto a una solicitación mecánica, térmica o química y conferirle al mismo tiempo un aspecto decorativo, se utilizan materiales de matriz muy diferentes, tratándose a menudo de materiales sintéticos duroplásticos, termoplásticos o elastoméricos, que pueden endurecerse con la acción de la temperatura o radiación.

En general también se conoce conferir a las superficies de muebles, suelos etc. un aspecto decorativo mediante la aplicación de denominados laminados de alta presión. El laminado está compuesto a este respecto por lo general por tres capas diferentes, concretamente un papel decorativo de color o impreso, un papel de revestimiento transparente situado sobre el mismo y uno o más denominadas papeles de núcleo situados por debajo, que sirven como soporte para el papel decorativo y el papel de revestimiento. Habitualmente los tres papeles están impregnados con una resina sintética de endurecimiento térmico.

Se conocen otras formas de realización, en las que se cubre el papel decorativo con un papel de revestimiento y se comprime en caliente directamente sobre una placa de fibras de madera. También se conoce un procedimiento, en el que se imprime directamente la decoración sobre una placa de fibras de madera tratada previamente y con una imprimación y a continuación se recubre la superficie con un barniz transparente mezclada con óxido de aluminio a base de acrilatos y a continuación se endurece por medio de luz UV.

Como resinas sintéticas o sistemas de barniz de endurecimiento térmico y/o por radiación son adecuadas especialmente las resinas de melamina, resinas de urea, resinas fenólicas, resinas de acrilato, resinas epoxídicas, resinas de poliéster, aminoplásticos, poliuretanos así como mezclas de estos componentes. En el pasado se ha intentado una y otra vez aumentar la resistencia a la abrasión de un laminado mediante la incorporación de partículas de material duro en la capa de resina, con la que por ejemplo se recubre un papel decorativo de núcleo impregnado.

Así, una pluralidad de publicaciones describen procedimientos correspondientes para la producción de laminados o capas decorativas resistentes a la abrasión, en los que sobre todo se utilizan partículas a base de óxido de aluminio como partículas de material duro adecuadas para la producción de capas decorativas resistentes al desgaste. A este respecto el intervalo preferido para el tamaño de grano medio de las partículas se encuentra habitualmente entre 1 !m y 80 !m.

Así, el documento US 3.928.706 A describe la producción de capas decorativas resistentes al desgaste, que se componen de un papel de núcleo, un papel decorativo, una capa de desgaste y un papel de revestimiento. La capa de desgaste de una resina sintética de endurecimiento térmico con materiales duros distribuidos de manera fina en la misma, que presentan una dureza según Mohs de al menos 7, se aplica sobre una superficie del papel o bien decorativo o bien de revestimiento. Los tres papeles están impregnados con una resina sintética de endurecimiento térmico y se procesan de la manera habitual para dar un laminado uniforme, comprimiéndose a temperaturas de aproximadamente 150ºC entre placas de prensa altamente pulidas.

El documento EP 0 519 242 A1 describe una capa de protección contra el desgaste de especial transparencia y brillo, que se obtiene porque se dota al papel decorativo de una capa de desgaste, que contiene materiales duros revestidos con silano. En este caso el procesamiento para dar el laminado acabado también se produce mediante compresión.

En todos los casos, la producción de superficies de laminado resistentes al desgaste mediante la incorporación de materiales duros en papeles decorativos o también el recubrimiento directo con revestimientos líquidos cargados con materiales duros lleva a un problema importante en el acabado final de los laminados, porque tanto en el funcionamiento discontinuo utilizando prensas con placas de prensa altamente pulidas como en el funcionamiento continuo con bandas de prensa se rayan las superficies de las placas de prensa o bandas de prensa mediante el contacto con las partículas de material duro y con relativa rapidez se vuelven inutilizables. Así, el desgaste de las placas de prensa es un factor de coste muy esencial en la producción de capas decorativas resistentes al desgaste.

Los intentos por solucionar el problema del desgaste en el acabado, llevaron generalmente a, mediante medias adecuadas, evitar el contacto directo entre las partículas de material duro y las placas de prensa.

Así, el documento WO 2006/013469 A1 describe un procedimiento, en el que en primer lugar se aplica una primera capa de las partículas de material duro sobre un sustrato y a continuación sobre la primera capa resistente a la abrasión se aplica una segunda capa polimérica, en la que están incorporadas partículas, que presentan una dureza menor, aunque también una abrasividad menor, para lo que por ejemplo se tienen en cuenta las esferas de vidrio o fibras de vidrio.

En el documento EP 1 319 524 A1 se describe una manera similar, en el que el objetivo se soluciona porque se utilizan sistemas de resina de impregnación o barniz, que por ejemplo contienen esferas de vidrio, que tal como se mencionó anteriormente presentan una dureza útil, aunque una abrasividad propia reducida.

En el documento WO 02/066265 A1 se describe un procedimiento para la producción de un papel decorativo, en el que partículas resistentes a la abrasión, tales como por ejemplo corindón o carburo de silicio, que están incorporadas en la resina, se recubren en una etapa de trabajo adicional con esferas de vidrio o fibras de vidrio, para de este modo evitar el contacto directo de las partículas de corindón o carburo de silicio con la superficie de espejo de la prensa e impedir daños. A este respecto las esferas o fibras deben garantizar la distancia deseada entre las partículas resistentes a la abrasión y la placa de prensa o la banda de prensa.

El documento EP 1 339 545 B1 describe una capa de protección contra el desgaste a base de resina sintética, en la que en el sistema de resina sintética además de las partículas de material duro además se incorporan partículas de material sólido esencialmente sin arista de corte, redondas en forma de esferas con una dureza menor que la de las partículas de material duro. A este respecto el diámetro de partícula medio de las esferas es mayor que el diámetro de grano medio de las partículas de material duro. De este modo se consigue impedir el contacto directo de la superficie de las placas de prensa con las partículas de material duro y que las partículas de material sólido redondas actúen prácticamente como separadores.

Los procedimientos descritos anteriormente, que sobre todo sirven para proteger las placas de prensa, tienen el inconveniente de que si bien ahora mediante la incorporación de partículas con abrasividad propia reducida en la zona externa de la capa decorativa se cuidan las herramientas, placas de prensa o bandas de prensa, sin embargo por experiencia se reduce la resistencia al desgaste de la capa.

En el documento WO 2008/128702 A1 se describe una capa de protección contra el desgaste, en la que las partículas de material duro responsables de la resistencia al desgaste se sustituyen en parte por partículas de material sólido menos duras, esencialmente sin arista de corte y redondas, tal como por ejemplo esferas macizas de vidrio. A este respecto está previsto que los diámetros de partícula de las partículas de material sólido redondas sean iguales o menores que los diámetros de partícula de las partículas de material duro. De este modo se conserva la resistencia al desgaste de la capa decorativa hasta un determinado grado de sustitución, pudiendo sustituir en parte las partículas de material duro relativamente caras por esferas de vidrio más económicas, y al mismo tiempo se consigue una determinada protección para las placas de prensa. No obstante, la utilización de esferas de vidrio igual de grandes o menores tiene el inconveniente de que para proteger las placas de prensa sí tienen que... [Seguir leyendo]

1. Capa de protección contra el desgaste con una mezcla incorporada en una matriz de resina sintética de partículas de material duro transparentes no uniformes con una dureza según Mohs de al menos 6 y partículas de material sólido transparentes con una dureza según Mohs de al menos 3, siendo las partículas de material duro y las partículas de material sólido diferentes materiales, caracterizada porque las partículas de material sólido transparentes están presentes en una distribución de tamaño de grano bimodal con en cada caso una fracción gruesa y una fracción fina.

2. Capa de protección contra el desgaste según la reivindicación 1, caracterizada porque las partículas de material sólido transparentes comprenden al menos en parte partículas de material sólido esencialmente sin arista de corte, redondas y transparentes con una redondez según Krumbein de al menos 0, 8 y una dureza según Mohs entre 3 y 6.

3. Capa de protección contra el desgaste según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el tamaño de grano medio de la fracción gruesa de las partículas de material sólido es al menos el 40% mayor que el tamaño de grano medio de la fracción fina de las partículas de material sólido y presenta como máximo el triple del valor del tamaño de grano medio de las partículas de material duro transparentes no uniformes.

4. Capa de protección contra el desgaste según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el porcentaje de la fracción gruesa de las partículas de material sólido, con respecto al porcentaje total de fracción gruesa y fina de las partículas de material sólido, asciende a entre el 5% en peso y el 95% en peso, preferiblemente a entre el 10% en peso y el 50% en peso, y de manera especialmente preferida a entre el 15% en peso y el 30% en peso.

5. Capa de protección contra el desgaste según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el porcentaje de fracción gruesa y fina de las partículas de material sólido en la mezcla total incorporada de partículas de material duro y material sólido asciende a del 1% en peso al 99% en peso, preferiblemente del 20% en peso al 60% en peso, de manera especialmente preferida del 30% en peso al 50% en peso.

6. Capa de protección contra el desgaste según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque las partículas de material sólido transparentes se seleccionan del grupo de arena de cuarzo, vidrio, silicato de aluminio sinterizado o fundido, vidrio de titanato de bario o mezclas de los mismos.

7. Capa de protección contra el desgaste según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque las partículas de material sólido transparentes comprenden uno o más óxidos, oxinitruros u óxidos mixtos del grupo de los elementos Li, Na, K, Ca, Mg, Ba, Sr, Zn, Al, Si, Ti, Nb, La, Y, Ce o B.

8. Capa de protección contra el desgaste según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque las partículas de material duro transparentes no uniformes se seleccionan del grupo de óxido de a -aluminio, corindón fundido, corindón sinterizado, alúminas altamente recocidas y corindón sol-gel.

9. Capa de protección contra el desgaste según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque la cantidad total de partículas incorporadas en la matriz de resina sintética asciende a del 5% en volumen al 70% en volumen, con respecto a toda la capa de protección contra el desgaste.

10. Capa de protección contra el desgaste según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque la cantidad total de partículas incorporadas en la matriz de resina sintética asciende a de 2 g/m2 a 100 g/m2, preferiblemente de 10 g/m2 a 50 g/m2.

11. Capa de protección contra el desgaste según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque las partículas antes de su introducción en el material de matriz de resina sintética se han sometido a un tratamiento de superficie químico con un agente adherente orgánico o inorgánico.

12. Capa de protección contra el desgaste según la reivindicación 11, caracterizada porque el agente adherente es un silano, en particular un organosilano, tal como por ejemplo un aminoalquilsilano o un aminoalquilalcoxisilano del grupo de aminopropiltrimetoxisilano, 3-aminopropiltrietoxisilano, 3-aminopropilmetildimetoxisilano, 3aminopropilmetildietoxisilano y N- (2-aminoetil) -3-aminopropiltrimetoxisilano.

13. Capa de protección contra el desgaste según la reivindicación 11 ó 12, caracterizada porque el porcentaje de silano asciende a del 0, 001% en peso al 5% en peso, con respecto al porcentaje total de partículas de material duro y partículas de material sólido.

14. Capa de protección contra el desgaste según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada porque la matriz de resina sintética es un material sintético duroplástico, termoplástico o elastomérico.

15. Capa de protección contra el desgaste según una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizada porque las partículas incorporadas están distribuidas en su mayor parte de manera homogénea en la matriz de material sintético y están dispuestas al menos en parte en varias capas unas sobre otras.

16. Procedimiento para la producción de una capa de protección contra el desgaste según una de las reivindicaciones 1 a 15, comprendiendo el procedimiento las etapas siguientes:

a) aplicar una primera suspensión de resina como primera capa sobre una superficie;

b) secar de manera intermedia la primera capa o gelificar la primera capa por medio de radiación;

c) aplicar una segunda suspensión de resina sobre la primera capa gelificada, previamente secada o aún húmeda; y

d) terminar de secar todo el recubrimiento o endurecer todo el recubrimiento por medio de radiación;

caracterizado porque o bien la primera o bien la segunda suspensión de resina comprende la fracción gruesa junto con las partículas de material duro transparentes y en cada caso la otra suspensión de resina comprende la fracción fina sin partículas de material duro transparentes.

17. Procedimiento según la reivindicación 16, caracterizado porque la superficie es un papel decorativo o de revestimiento de núcleo impregnado, el secado intermedio y final se producen en cada caso a temperaturas entre 120 y 160ºC y tras el secado final se produce una compresión del papel decorativo o de revestimiento sobre una placa de fibras de madera.

18. Procedimiento según la reivindicación 16, caracterizado porque la superficie es una placa de fibras de madera directamente impresa y el endurecimiento de las capas de barniz se produce por medio de radiación.

19. Uso de una capa de protección contra el desgaste según una de las reivindicaciones 1 a 15 para la producción de superficies resistentes al desgaste sobre materias derivadas de la madera, sobre papeles decorativos impregnados, sobre placas de fibras de madera impresas con una decoración, sobre corcho, sobre revestimientos de CV o poli (cloruro de vinilo) para la producción de revestimientos para suelos, suelos entarimados, laminados para suelos, superficies de muebles o placas de trabajo resistentes al desgaste.