Policarbonatos de alta transparencia con revestimiento resistente al rayado, procedimiento para su producción y utilización de los mismos.

Procedimiento para el revestimiento de sustratos de policarbonato,

en particular de sustratos de policarbonatotransparentes, donde sobre un sustrato de policarbonato se aplica un material de revestimiento transparenteque incluye (A) al menos un aglutinante endurecible por radiación con al menos dos grupos terminalesetilénicamente insaturados, (B) nanopartículas y (C) en caso dado disolventes y/o en caso dado diluyentesreactivos, caracterizado porque

i) el producto de revestimiento contiene nanopartículas de dióxido de silicio (B),

ii) las nanopartículas presentan un valor d50 entre 80 y 300 nm, y

iii) las nanopartículas (B) tienen una distribución de tamaño de partícula, determinado de acuerdo con el principiode difracción láser en un difractómetro láser, tal que

menos del 15% en peso de las partículas tiene un tamaño inferior a 80 nm,

entre el 75 y el 95% en peso de las partículas tiene un tamaño entre 80 y 300 nm,

entre el 0 y el 5% en peso de las partículas tiene un tamaño entre más de 300 y 1.000 nm y

entre el 0 y el 5% en peso de las partículas tiene un tamaño entre más de 1.000 nm y 10.000 nm.

Policarbonatos de alta transparencia con revestimiento resistente al rayado, procedimiento para su producción y utilización de los mismos La presente invención se refiere a un procedimiento para revestir sustratos de policarbonato en el que sobre un sustrato de policarbonato se aplica un producto de revestimiento que incluye (A) al menos un aglutinante endurecible por radiación, (B) nanopartículas y (C) en caso dado disolventes, a los productos de revestimiento adecuados para ello y a los sustratos de policarbonato revestidos que se obtienen mediante dicho procedimiento.

Desde hace unos años se están utilizando cada vez más plásticos transparentes como sustitutos de cristales, por ejemplo para la producción de placas, ventanas, lentes para gafas, lentes ópticas o lunas para automóviles y aviones. Principalmente se ha establecido el uso de plásticos basados en policarbonatos y polimetilmetacrilatos.

La utilización de este tipo de plásticos es particularmente interesante en el sector del automóvil, ya que los plásticos permiten obtener formas que no pueden ser realizadas o sólo pueden ser realizadas con un gasto excesivo si se utiliza cristal como material. Por ejemplo, el policarbonato se ha impuesto rápidamente para el quot;acristalamientoquot; de los faros en los automóviles.

Además de la fácil conformabilidad, la ventaja de plásticos tales como el policarbonato radica, no exclusivamente, en que los plásticos tienen una densidad específica considerablemente inferior a la del cristal, lo que, por ejemplo, permite reducir claramente el peso del vehículo.

Además, el policarbonato es más viscoelástico que el cristal y, en consecuencia, puede absorber mejor los golpes de piedras por disipación de energía. Sin embargo, los plásticos tienen la desventaja de ser menos duros que el cristal. Esto conduce a una menor resistencia frente a deterioros mecánicos externos y, por consiguiente, a una menor resistencia al rayado y una menor resistencia a la abrasión. Por ello es necesario proteger estos materiales frente a la abrasión y el rayado, especialmente cuando se utilizan en entornos sometidos a grandes esfuerzos.

Sin embargo, precisamente en el campo del acristalamiento de automóviles existen unos requisitos estrictos establecidos por las normas ECE 43, ASTM 1044, ASTM 1003.

Para el revestimiento de policarbonatos con una capa resistente al rayado que de excelentes resultados en el ensayo de abrasión (ensayado con el test de Taber) se pueden utilizar sistemas poliméricos de diferentes composiciones.

Con este fin se utilizan diferentes sistemas sol-gel, entre otras cosas también con ayuda de procedimientos de plasma. Con frecuencia, estos sistemas se producen a partir de silanos modificados y alcóxidos por procesos de hidrólisis y condensación. Debido a la reactividad de estos sistemas, en la mayoría de los casos la estabilidad de almacenamiento de la mezcla de laca es muy corta. Además, en estos sistemas la estabilidad casi siempre dificulta el ajuste de un mayor contenido en sólidos.

Por otro lado, para el revestimiento de sustratos de policarbonato también se utilizan productos de revestimiento endurecibles por radiación. En el documento US-A-6.420.451 se describen productos de revestimiento endurecibles por radiación para revestir sustratos ópticos, por ejemplo lentes, de diferentes sustratos de plástico, por ejemplo de policarbonato. Además de acrilatos monofuncionales, los productos de revestimiento contienen acrilatos de uretano y óxidos metálicos coloidales, en particular partículas de SiO2. Debido a su contenido en partículas de óxidos metálicos, estos productos de revestimiento conducen a revestimientos con mayor resistencia al rayado y además presentan una buena adherencia sobre diferentes sustratos y alta compatibilidad con revestimientos antirreflectantes en el caso del revestimiento de lentes ópticas. En general, para asegurar la transparencia se debe elegir un tamaño de partícula pequeño en comparación con la longitud de onda de la luz visible, de modo que en estos productos de revestimiento se utilizan óxidos metálicos de escala nanométrica, con tamaños de partícula pequeños de entre 2 y 60 nm, preferentemente de entre 5 y 50 nm. En general, este tipo de nanopartículas se obtienen por química en húmedo y su precio es superior al de las partículas de dióxido de silicio obtenidas por pirólisis de llama.

En cambio, las nanopartículas de uso habitual en el comercio basadas en ácido silícico producido de forma pirogénica son considerablemente más económicas, de modo que, en productos de revestimiento para el revestimiento de sustratos de policarbonato, es absolutamente deseable sustituir las nanopartículas especiales utilizadas por ejemplo en el documento US-A-6.420.451 por este tipo de nanopartículas basadas en ácido silícico producido de forma pirogénica. Sin embargo, en la mayoría de los casos las nanopartículas correspondientes tienen un tamaño medio considerablemente mayor y, en consecuencia, en general no conducen a revestimientos transparentes.

Además, en el documento WO 2006/028518 A2 se describen productos de revestimiento endurecibles con UV que contienen al menos un (met) acrilato endurecible por radiación, partículas inorgánicas con un tamaño de entre 1 y 1.000 nm y en caso dado diluyentes reactivos. Preferentemente se utilizan nanopartículas de SiO2 modificadas superficialmente con un tamaño de 5 a 80 nm, en particular inferiores a 50 nm, y con una distribución estrecha del tamaño de partícula. Estos productos de revestimiento se utilizan para la producción de revestimientos de alta

resistencia a la abrasión, en particular de sustratos de plástico, por ejemplo reflectores de carretera, o de revestimientos con estabilidad mejorada, como el revestimiento de papeles de filtro, por ejemplo para filtros de aceite. Sin embargo, en el documento WO 2006/028518 A2 no se describen sustratos de policarbonato.

Como se ha indicado, los productos de revestimiento adecuados para el revestimiento de policarbonato no sólo deben ser endurecibles para formar revestimientos resistentes al rayado, sino que también deben conducir a revestimientos transparentes con excelentes propiedades ópticas. El documento WO 2006/028518 A2 no incluye indicaciones sobre el modo en el que se podría lograr la transparencia requerida de los sustratos revestidos además de la resistencia al rayado.

Además, el documento DE 10 2006 020 987 A1 proporciona dispersiones de dióxido de silicio producido de forma pirogénica en disolventes orgánicos y su utilización en lacas, en particular en lacas transparentes. Las dispersiones de dióxido de silicio descritas en dicho documento tienen la ventaja de que las lacas transparentes que contienen estas dispersiones presentan un menor velo gris (valores de turbidez bajos, siendo el valor de turbidez la proporción en % de la luz dispersada en más de 2, 5º con respecto al eje de la radiación) que las lacas transparentes con dispersiones de dióxido de silicio usuales. Esto se logra con una menor proporción aproximada de partículas de dióxido de silicio en comparación con las dispersiones de dióxido de silicio usuales. Las dispersiones descritas en dicho documento contienen partículas de dióxido de silicio donde entre un 20 y un 98% en peso de las partículas, preferentemente entre un 60 y un 95% en peso, tiene un tamaño de entre 10 nm y 1.500 nm, y entre un 2 y un 80% en peso de las partículas, preferentemente entre un 5 y un 40% en peso, tienen un tamaño de entre 1.500 nm y 4.000 nm.

Sin embargo, la turbidez aquí determinada, que es suficiente para las aplicaciones de laca transparente usuales, no es suficiente para la calidad óptica requerida en los revestimientos transparentes para policarbonatos. En este contexto, en el revestimiento originalmente no sometido a carga se debería dispersar menos de un 1% de la luz, es decir, los revestimientos deben presentar directamente después de su producción, es decir, antes de la carga (por ejemplo esfuerzos de rayado) , un valor de turbidez lt; 1.

En la solicitud de patente WO 2009/118415 A1, todavía no publicada, se describen productos de revestimiento que contienen nanopartículas, reticulantes y un diluyente reactivo iónico. Como reticulantes se utilizan, además de numerosos otros compuestos con grupos reticulables, polímeros con grupos endurecibles por radiación, teniendo lugar el endurecimiento correspondientemente por radiación UV.

En el documento WO 2008/068154 A2 se describe un procedimiento para modificar sustratos orgánicos o inorgánicos donde sobre el sustrato se aplican productos de pre-tratamiento basados en nanopartículas que contienen al menos un grupo polimerizable unido químicamente... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para el revestimiento de sustratos de policarbonato, en particular de sustratos de policarbonato transparentes, donde sobre un sustrato de policarbonato se aplica un material de revestimiento transparente que incluye (A) al menos un aglutinante endurecible por radiación con al menos dos grupos terminales etilénicamente insaturados, (B) nanopartículas y (C) en caso dado disolventes y/o en caso dado diluyentes reactivos, caracterizado porque i) el producto de revestimiento contiene nanopartículas de dióxido de silicio (B) ,

ii) las nanopartículas presentan un valor d50 entre 80 y 300 nm, y

iii) las nanopartículas (B) tienen una distribución de tamaño de partícula, determinado de acuerdo con el principio de difracción láser en un difractómetro láser, tal que menos del 15% en peso de las partículas tiene un tamaño inferior a 80 nm,

entre el 75 y el 95% en peso de las partículas tiene un tamaño entre 80 y 300 nm,

entre el 0 y el 5% en peso de las partículas tiene un tamaño entre más de 300 y 1.000 nm y

entre el 0 y el 5% en peso de las partículas tiene un tamaño entre más de 1.000 nm y 10.000 nm, y

iv) el producto de revestimiento contiene al menos un aditivo de dispersión.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque las nanopartículas (B) tienen un valor d50 entre 90 y 250 nm, en particular entre 100 y 200 nm, y/o presentan una distribución de tamaño de partícula tal que

menos del 10% en peso de las partículas tiene un tamaño inferior a 80 nm, entre el 80 y el 90% el peso de las partículas tiene un tamaño entre 80 y 300 nm, entre el 0 y el 5% en peso de las partículas tiene un tamaño entre más de 300 y 1.000 nm, y entre el 0 y el 5% en peso de las partículas tiene un tamaño entre más de 1.000 y 10.000 nm.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el producto de revestimiento contiene nanopartículas (B) basadas en ácidos silícicos silanizados producidos de forma pirogénica, en particular basadas en ácidos silícicos producidos de forma pirogénica que presentan grupos dimetilsililo y/o grupos monometilsililo fijados a su superficie.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el producto de revestimiento contiene entre el 10 y el 40% en peso, preferentemente entre el 15 y el 30% en peso, de forma totalmente preferente entre el 15 y el 25% en peso, en cada caso con respecto al peso del componente (A) más el peso de las nanopartículas (B) más el peso del diluyente reactivo (C) utilizado en caso dado, de nanopartículas (B) y/o entre el 0 y el 40% en peso, preferentemente entre el 10 y el 30% en peso, en cada caso con respecto al peso de las nanopartículas, de uno o más aditivos de dispersión.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el producto de revestimiento contiene al menos un aditivo de dispersión (D1) basado en un éster de ácido fosfórico, que se basa en copolímeros de bloque de óxido de poliestireno (b) -óxido de polialquileno.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el producto de revestimiento contiene al menos un aditivo de dispersión (D1) basado en un éster de ácido fosfórico, que se basa en copolímeros de bloque de óxido de poliestireno (b) -óxido de polialquileno, de fórmula estructural general (II)

[RO (SO) a (EO) b (CH2CHCH3O) c (BO) d]xP (O) (OH) 3-x (II)

donde

R = un grupo de cadena lineal o ramificado o cicloalifático de 1 a 22 átomos de carbono, preferiblemente R = un grupo isononilo o butilo; SO = óxido de estireno; EO = óxido de etileno; BO = óxido de butileno y a = hasta lt; 2 b = 3 a 100, c = 0 a 10, d = 0 a 3, x = 1 o 2, y b a+c+d.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el producto de revestimiento contiene una mezcla de al menos un aditivo de dispersión (D1) basado en un éster de ácido fosfórico, que se basa en copolímeros de bloque de óxido de poliestireno (b) -óxido de polialquileno, y al menos un aditivo de dispersión (D2) diferente de (D1) .

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el producto de revestimiento contiene al menos un aditivo de dispersión (D2) basado en productos de reacción de polímeros con funcionalidad amino, poliésteres y poliéteres.

9. Producto de revestimiento que contiene (A) al menos un aglutinante endurecible por radiación con al menos dos grupos terminales etilénicamente insaturados, (B) nanopartículas y (C) en caso dado disolventes y/o en caso dado diluyentes reactivos, caracterizado porque

i) el producto de revestimiento contiene nanopartículas de dióxido de silicio (B) ,

ii) las nanopartículas presentan un valor d50 entre 80 y 300 nm, y

iii) las nanopartículas (B) tienen una distribución de tamaño de partícula tal que menos del 15% en peso de las partículas tiene un tamaño inferior a 80 nm,

entre el 75 y el 95% en peso de las partículas tiene un tamaño entre 80 y 300 nm,

entre el 0 y el 5% en peso de las partículas tiene un tamaño entre más de 300 y 1.000 nm y

entre el 0 y el 5% en peso de las partículas tiene un tamaño entre más de 1.000 nm y 10.000 nm, y

iv) el producto de revestimiento contiene al menos un aditivo de dispersión.

10. Producto de revestimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque contiene al menos un aditivo de dispersión (D1) basado en un éster de ácido fosfórico, que se basa en copolímeros de bloque de óxido de poliestireno (b) -óxido de polialquileno, preferentemente al menos un aditivo de dispersión (D1) de fórmula estructural general (II)

[RO (SO) a (EO) b (CH2CHCH3O) c (BO) d]xP (O) (OH) 3-x (II)

donde R, SO, EO, BO, a, b, c, d y x tienen el significado arriba indicado y los valores arriba indicados.

11. Producto de revestimiento según la reivindicación 9 o 10, caracterizado porque contiene al menos un aditivo de dispersión (D2) diferente de (D1) , preferiblemente al menos un aditivo de dispersión (D2) basado en productos de reacción de polímeros con funcionalidad amino, poliésteres y poliéteres.

12. Sustrato de policarbonato revestido que se puede obtener mediante un procedimiento según una o más de las reivindicaciones 1 a 8.

13. Sustrato de policarbonato revestido según la reivindicación 12, que consiste en placas, ventanas, lentes para gafas, lentes ópticas, partes de vehículos motorizados, como motocicletas, autobuses, camiones o turismos, vehículos industriales y/o partes de avión, reflectores, reflectores de carretera, cubiertas, discos compactos, discos versátiles digitales o discos de vídeo digital.

14. Sustrato de policarbonato revestido según la reivindicación 12, que consiste en partes de faros y/o lunas de vehículos, en particular de automóviles, y/o de aviones.