Procedimiento para la fabricación de un material en capas y material en capas así obtenido.

Procedimiento para la fabricación de un material compuesto por un sustrato y al menos una capa,

en el que la capa está compuesta por una resina sintética modificada, con las siguientes etapas: a. Proporcionar una resina sintética líquida, un óxido inorgánico con un tamaño de partícula al menos en el intervalo nano y un silano con un resto orgánico R'' que no es accesible a ninguna reacción de polimerización, poliadición o policondensación; b. Mezclar los constituyentes con calentamiento y tratamiento catalítico ácido para fabricar la resina sintética modificada que contiene un producto de reacción, en el que el óxido inorgánico está unido mediante al menos un enlace covalente a una estructura de fórmula (MeO)xSiR'', en la que Me representa Si, Al o Zr, x significa 0-3, R'' posee el significado anterior y las valencias libres de Me están unidas a otro átomo de oxígeno o un grupo alcoxi; c. Aplicar la resina sintética modificada sobre el sustrato; y d. Curar de manera conocida la resina sintética modificada.

Procedimiento para la fabricación de un material en capas y material en capas así obtenido.

La presente invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de un material compuesto por un sustrato y al menos una capa, en el que la capa está compuesta por una resina sintética modificada. La invención se refiere además a un material fabricado por un procedimiento de este tipo.

Los barnices pueden aplicarse sobre sustratos, por ejemplo plástico, madera, para fabricar materiales en capas. Tales materiales en capas deben presentar una resistencia al rayado y/o resistencia a la abrasión lo más alta posible. Para ello se conoce modificar correspondientemente los barnices, por ejemplo incorporar un red inorgánica en éstos.

Del documento DE4419234A se conoce un procedimiento de fabricación en el que se añade un agente de sililación poco volátil de manera líquida a óxidos inorgánicos de partículas finas en forma de un aerosol finamente espolvoreado. Entonces, el ácido silícico pirógeno altamente no polar obtenido de esta manera puede utilizarse como espesante en sistemas de resinas correspondientes. Por tanto, en este procedimiento se fabrica en primer lugar el ácido silícico protegido y después se introduce en la resina sintética.

En el procedimiento conocido del documento DE4402370A se pulveriza ácido silícico con un organosilano. Entonces, el ácido silícico modificado fabricado de esta manera puede utilizarse como espesante en sistemas de resinas. Por tanto, aquí también se aplica un procedimiento compuesto por dos etapas.

La invención se basa en el objetivo de poner a disposición un procedimiento con el que pueda fabricarse de manera sencilla un material compuesto por un sustrato y al menos una capa, con una resistencia al rayado y/o resistencia a la abrasión especialmente alta.

Este objetivo se alcanza según la invención mediante un procedimiento según la reivindicación 1.

Por tanto, el procedimiento según la invención destaca porque se fabrica una resina sintética modificada que contiene un producto de reacción de un óxido inorgánico con un tamaño de partícula al menos en el intervalo nano y un silano, en el que este producto de reacción presenta un resto orgánico R' que no es accesible a ninguna reacción de polimerización, poliadición o policondensación. Como silano preferido se usa según la invención propiltrietoxisilano. Otro silano adecuado es propiltrimetoxisilano.

Para la modificación de los barnices de este tipo (resinas sintéticas) ya se propuso usar ácidos silícicos amorfos con redes ya presentes, cuyo tamaño de partícula está en el intervalo de nanómetros. Sobre la superficie de estas partículas se encuentran siloxano y grupos silanol que son accesibles a una reacción química. Con diferentes silanos y silazanos puede modificarse químicamente la superficie de las nanopartículas mediante una reacción. Por ejemplo, mediante una reacción de los grupos silanol con silanos organofuncionales puede alcanzarse una modificación superficial de las nanopartículas. Esta bifuncionalidad de los silanos organofuncionales permite tanto una reacción con materiales orgánicos como una reacción con materiales inorgánicos y por tanto provoca una organofilización de las partículas. Mientras que el grupo alcoxi contrae un enlace con la superficie del ácido silícico con disociación del alcohol, el doble enlace, por ejemplo del viniltrietoxisilano, es accesible a una polimerización radicálica y se incorpora mediante endurecimiento por radiación o reacción térmica junto con iniciadores adecuados en una red resultante de poliacrilatos de manera que se consiguen propiedades superficiales mejoradas, por ejemplo en lo referente a la resistencia al rayado.

Si los materiales compuestos cuya capa superior está compuesta por un sistema de acrilatos radicálicamente polimerizados muestran resistencias al rayado según DIN 53799, párrafo 4.15, que están muy por debajo de 1 N, según este procedimiento pueden alcanzarse valores de la resistencia al rayado que, dependiendo del material compuesto, alcanzan el valor décimo.

Otros experimentos han mostrado ahora que, de manera sorprendente, no debe tener lugar una envoltura de la parte organófila de la molécula de silano en una red orgánica para conseguir propiedades superficiales mejoradas. Esta conclusión se aprovecha según la invención mediante la fabricación de una resina sintética modificada, en la que el óxido inorgánico está unido a una estructura de fórmula (MeO)_xSiR', en la que R' representa un resto orgánico que no es accesible a ninguna reacción de polimerización, poliadición o policondensación. Con esto se asegura que no tenga lugar ninguna envoltura química de este resto orgánico en la resina sintética base en el curado de la misma. Más bien está presente una mezcla puramente física entre la resina sintética base y las partículas del óxido inorgánico.

Si se hace reaccionar, por ejemplo los grupos OH presentes sobre la superficie de un ácido silícico nanodisperso, con propiltrietoxisilano y se formula una masa de recubrimiento (barniz) compuesta por este producto de reacción y un acrilato que endurece radicálicamente, entonces después del endurecimiento radicálico de esta mezcla proporcionalmente optimizada, que se aplicó previamente para la preparación de un material en capas sobre un material de soporte, resultan materiales en capas que en comparación con los acrilatos que endurecen radicálicamente mezclados con ácidos silícicos nanodispersos no modificados con silano, presentan una resistencia al rayado varias veces mejorada.

Por tanto, para conseguir propiedades superficiales mejoradas, ahora mismo no se ha previsto según la invención que los restos organófilos del silano reaccionado se incorporen químicamente en la matriz de resina sintética de la masa de recubrimiento. La base de la invención es que, más allá del estado de la técnica, que consigue propiedades superficiales mejoradas en la matriz de resina sintética mediante una envoltura química del resto de silano organófilo, según la invención no es necesaria una envoltura química. Especialmente no es esencial según la invención la disponibilidad de un doble enlace en el resto R' accesible a un endurecimiento radicálico para conseguir propiedades superficiales mejoradas.

Las masas de recubrimiento de este tipo pueden modificarse según los procedimientos habituales. Para la reacción pueden usarse ácidos silícicos adecuados cuyos tamaños de partícula estén al menos en el intervalo de nanómetros. Las mezclas de recubrimiento pueden modificarse con otros ácidos silícicos con el fin de deslustre o teñirse con colorantes para conseguir efectos de color. También pueden añadirse aditivos para mejorar la nivelación, como aditivos conocidos para aumentar la resistencia al rayado.

Dependiendo de la selección de la matriz de resina, estos recubrimientos provistos con propiedades superficiales mejoradas pueden aplicarse directamente sobre sustratos para conseguir materiales en capas. La matriz de resina puede prepararse o modificarse, por ejemplo mediante las reacciones de polimerización conocidas, después de aplicar la masa de recubrimiento. También pueden prepararse materiales en capas que muestren cuadros de propiedades adicionales por medio de una construcción de varias capas de distintas masas de recubrimiento, por ejemplo en lo referente a un carácter decorativo mediante construcción de varios colores, en lo referente a posibles propiedades de envejecimiento dignas de mejorar o resistencias a productos químicos, y otras propiedades imaginables. Arbitrariamente, los sustratos utilizados también pueden ser tanto de una capa como de varias capas. Las masas de recubrimiento pueden aplicarse tanto por una cara como por las dos caras sobre los sustratos elegidos.

Las capas aplicadas pueden endurecerse, dependiendo de la composición de la resina, tanto radicálica o iónicamente como mediante reacciones de condensación o mediante reacciones de adición. Además, los materiales en capas, que se fabrican como se ha descrito, también pueden fabricarse mediante un endurecimiento híbrido, es decir, por ejemplo una combinación de endurecimiento radicálico y endurecimiento térmico o mediante una combinación de endurecimiento radicálico y endurecimiento mediante reacciones de adición, etc. El curado siempre se refiere sólo a la resina base. No tiene lugar una reacción química de las partículas usadas para la modificación con la resina base.

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1. Procedimiento para la fabricación de un material compuesto por un sustrato y al menos una capa, en el que la capa está compuesta por una resina sintética modificada, con las siguientes etapas:

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque como óxido inorgánico se proporciona dióxido de silicio, óxido de circonio u óxido de aluminio.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque se usa una resina sintética líquida que puede curarse radicálica o iónicamente o mediante reacciones de condensación, reacciones de adición o mediante combinaciones de éstas y se endurece mediante endurecimiento por radiación, endurecimiento térmico o combinaciones de éstos.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque como silano se usa propiltrietoxisilano.

5. Material fabricado mediante el procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes.

6. Material según la reivindicación 5, caracterizado porque el peso de aplicación de la resina sintética modificada sobre el sustrato asciende a 5-100 g/m².