Revestimiento por láser de un polvo termoplástico sobre plásticos.

Un procedimiento de aplicación de un recubrimiento (17) de un material termoplástico sobre un sustrato (11)fabricado con un material polimérico,

en el que dicho material termoplástico y dicho material polimérico sonincompatibles; procedimiento que comprende las etapas de:

- exponer el sustrato a una primera descarga de plasma (12) o a la corriente de gas reactivo resultante de lamisma para obtener un sustrato tratado con plasma (14), de manera que se forman sobre el sustrato tratado conplasma uno o más grupos químicos que muestran afinidad de unión química y/o física con el materialtermoplástico;

- hacer un barrido con un haz de láser (15) a lo largo de una línea de dicho sustrato tratado con plasma paracalentar el sustrato tratado con plasma; y

- suministrar un polvo (16) de dicho material termoplástico sobre dicha línea para formar un recubrimiento (17)sobre el sustrato tratado con plasma.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2009/063505.

Solicitante: VLAAMSE INSTELLING VOOR TECHNOLOGISCH ONDERZOEK (VITO).

Nacionalidad solicitante: Bélgica.

Dirección: BOERETANG 200 2400 MOL BELGICA.

Inventor/es: VERHEYDE,BERT, ROMBOUTS,MARLEEN, VANHULSEL,ANNICK, REGO,ROBBY, MOTMANS,FILIP.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B05D3/02 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B05 PULVERIZACION O ATOMIZACION EN GENERAL; APLICACION DE LIQUIDOS U OTRAS MATERIAS FLUIDAS A SUPERFICIES, EN GENERAL.B05D PROCEDIMIENTOS PARA APLICAR LIQUIDOS U OTRAS MATERIAS FLUIDAS A SUPERFICIES, EN GENERAL (transporte de objetos en los baños de líquidos B65G, p. ej.. B65G 49/02). › B05D 3/00 Tratamiento previo de superficies sobre las que los líquidos u otros materiales fluidos van a ser aplicados; Tratamiento ulterior de los revestimientos aplicados, p. ej. tratamiento intermedio de un revestimiento ya aplicado, para preparar las aplicaciones ulteriores de líquidos u otros materiales fluidos. › por cocción.
  • B05D3/06 B05D 3/00 […] › por exposición a radiación (B05D 3/02 tiene prioridad).
  • B05D3/14 B05D 3/00 […] › por medios eléctricos.
  • B05D7/02 B05D […] › B05D 7/00 Procedimientos, distintos al "flocage", especialmente adaptados para aplicar líquidos u otros materiales fluidos, a superficies especiales, o para aplicar líquidos u otros materiales fluidos, particulares. › a sustancias macromoleculares, p. ej. al caucho.

PDF original: ES-2423992_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Revestimiento por láser de un polvo termoplástico sobre plásticos La presente invención se refiere a procedimientos de aplicación de un recubrimiento sobre la superficie de un material polimérico mediante revestimiento por láser de un polvo termoplástico sobre dicha superficie. En particular, cuando dicho material plástico y dicho polvo termoplástico son incompatibles entre sí.

El revestimiento por láser es una técnica bien conocida para la aplicación de recubrimientos a base de metal sobre sustratos metálicos. Se usa como una técnica de reparación y/o para aumentar la resistencia a la corrosión y al desgaste del componente. El procedimiento también se puede usar para aplicar recubrimientos poliméricos, como se sabe, por ejemplo, por la solicitud de patente WO 2007/009197. En resumen, se puede aplicar un recubrimiento de un material termoplástico sobre un sustrato calentando el sustrato, en particular, mediante radiación láser (por ejemplo, barrido con un haz de láser sobre el sustrato) y, simultáneamente, el suministro de un polvo de dicho material termoplástico sobre el sustrato calentado. A medida que el polvo absorbe parte de la energía láser, el polvo termoplástico aplicado se va fundiendo, formándose, de ese modo, un recubrimiento. Ese recubrimiento se puede densificar calentando aún más el recubrimiento, en particular, mediante la exposición del recubrimiento (superficie recubierta) a radiación láser (por ejemplo, mediante el barrido con el haz de láser una segunda vez sobre el sustrato recubierto) .

Sin embargo, en caso de que el sustrato y el polvo estén fabricados con plásticos incompatibles, el recubrimiento aplicado mostrará una adherencia débil al sustrato. Dichos recubrimientos no se recomiendan en aplicaciones prácticas.

Para garantizar una buena adhesión, los materiales del sustrato y del recubrimiento se deben enredar en la superficie de contacto, de modo que las cadenas poliméricas de los diferentes materiales se entrelacen entre sí en la superficie de contacto. Sin embargo, existen materiales plásticos que no se enredarán o lo harán de manera insuficiente durante el revestimiento, produciendo una adhesión nula o muy baja. Dichos materiales se conocen como materiales plásticos incompatibles o plásticos incompatibles.

La expresión “plásticos incompatibles” se refiere a los plásticos que no muestran ninguna afinidad de unión química ni física y/o enredamiento entre sí. Los plásticos incompatibles pueden ser plásticos diferentes (plásticos que tienen diferentes estructuras químicas) . Sin embargo, no todos los plásticos diferentes son necesariamente incompatibles. La incompatibilidad es probable entre los polímeros con grandes diferencias en los puntos de fusión o las temperaturas de transición vítrea, o entre polímeros amorfos y semicristalinos.

Por consiguiente, existe la necesidad en la técnica de un procedimiento mejorado de revestimiento por láser que permita o aumente la adherencia o la unión de un recubrimiento termoplástico sobre un material de sustrato polimérico, que supere los inconvenientes de la técnica anterior. En particular, es un objetivo de la invención proporcionar dichos procedimientos, en los que dicho sustrato polimérico y recubrimiento termoplástico sean materiales originalmente incompatibles entre sí para su unión y/o entrelazamiento y que, sin embargo, produzcan una buena adhesión y/o unión.

Un objetivo de la invención consiste en proporcionar procedimientos de revestimiento por láser, en los que el poder de adhesión sea superior a los resultados obtenidos en la técnica.

Los objetivos de la invención se consiguen proporcionando procedimientos de aplicación de un recubrimiento de un material termoplástico sobre un sustrato fabricado con un material polimérico según lo establecido en las reivindicaciones adjuntas.

De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se proporciona un procedimiento de aplicación de un recubrimiento de un material termoplástico sobre un sustrato fabricado con un material polimérico, en el que dicho material termoplástico y dicho material polimérico son incompatibles, que comprende las siguientes etapas. En primer lugar, exponer el sustrato a una primera descarga de plasma o a la corriente de gas reactivo resultante de la misma para obtener un sustrato tratado con el plasma. El sustrato se expone al menos en una superficie del mismo, constituyendo dicha superficie una superficie de contacto con el recubrimiento. En segundo lugar, hacer un barrido con un haz de láser a lo largo de una línea de (la superficie expuesta de) dicho sustrato tratado con plasma con el fin de calentar el sustrato tratado con plasma. En tercer lugar, suministrar un polvo de dicho material termoplástico sobre dicha línea para formar un recubrimiento sobre el sustrato tratado con plasma. Las etapas de la invención se pueden llevar a cabo simultáneamente.

De acuerdo con un segundo aspecto de la invención, se proporciona un procedimiento de aplicación de un recubrimiento de un material termoplástico sobre un sustrato fabricado con un material polimérico, en el que dicho material termoplástico y dicho material polimérico son incompatibles, que comprende las siguientes etapas. En primer lugar, exponer un polvo de dicho material termoplástico a una segunda descarga de plasma o a la corriente de gas reactivo resultante de la misma para obtener un polvo tratado con el plasma. En segundo lugar, hacer un barrido con un haz de láser a lo largo de una línea del sustrato con el fin de calentar el sustrato. En tercer lugar, suministrar dicho polvo tratado con plasma sobre dicha línea con el fin de formar un recubrimiento sobre el sustrato.

Las etapas de la invención se pueden llevar a cabo simultáneamente.

Las etapas de barrido con un haz de láser sobre el sustrato y de suministro de un polvo con el fin de formar un recubrimiento como las identificadas en los aspectos anteriores se refieren a la aplicación de un recubrimiento mediante revestimiento por láser.

De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, los procedimientos de acuerdo con el primer aspecto y los procedimientos de acuerdo con el segundo aspecto se combinan.

Los procedimientos de la invención pueden comprender la selección de un gas de formación de plasma para introducir la compatibilidad en la superficie de contacto entre el sustrato y el recubrimiento. Por lo tanto, para la primera descarga de plasma, se selecciona preferentemente un gas de formación de plasma que permita obtener un grupo químico en una capa superficial del sustrato que sea compatible con el material termoplástico. Para la segunda descarga de plasma, se selecciona preferentemente un gas de formación de plasma que permita obtener un grupo químico en una capa superficial del material termoplástico que sea compatible con el material polimérico del sustrato.

Preferentemente, la primera descarga de plasma se forma con un gas de formación de plasma seleccionado del

grupo que consiste en: aire, N2, O2, CO2, H2, N2O, He, Ar y mezclas de los mismos. La segunda descarga de plasma se forma preferentemente con un gas de formación de plasma seleccionado del mismo grupo.

Preferentemente, en la etapa de exposición del sustrato y/o en la etapa de exposición del polvo, la superficie expuesta del material expuesto se calienta al menos temporalmente por lo menos hasta la temperatura de transición vítrea de la misma, preferentemente hasta al menos la temperatura de fusión de la misma.

Los procedimientos de la invención pueden comprender ventajosamente la etapa de introducir un primer precursor en la primera descarga de plasma, o en la corriente de gas reactivo resultante de la misma, antes de la etapa de exposición.

Los procedimientos de la invención pueden comprender ventajosamente la etapa de introducir un segundo precursor en la segunda descarga de plasma, o en la corriente de gas reactivo resultante de la misma, antes de la etapa de exposición.

Preferentemente, el primer y el segundo precursor son iguales.

El primer precursor y/o el segundo precursor se pueden seleccionar de manera que introduzcan la compatibilidad en la superficie de contacto entre el sustrato y el recubrimiento. Por lo tanto, el primer precursor se selecciona preferentemente con el fin de obtener un grupo químico en una capa superficial del sustrato que sea compatible con el material termoplástico. El segundo precursor se selecciona preferentemente con el fin de obtener un grupo químico en una capa superficial del material termoplástico que sea compatible con el material polimérico del sustrato.

El primer y/o segundo precursor es/son preferentemente alilamina. Como alternativa,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un procedimiento de aplicación de un recubrimiento (17) de un material termoplástico sobre un sustrato (11) fabricado con un material polimérico, en el que dicho material termoplástico y dicho material polimérico son incompatibles; procedimiento que comprende las etapas de:

-exponer el sustrato a una primera descarga de plasma (12) o a la corriente de gas reactivo resultante de la misma para obtener un sustrato tratado con plasma (14) , de manera que se forman sobre el sustrato tratado con plasma uno o más grupos químicos que muestran afinidad de unión química y/o física con el material termoplástico; -hacer un barrido con un haz de láser (15) a lo largo de una línea de dicho sustrato tratado con plasma para calentar el sustrato tratado con plasma; y -suministrar un polvo (16) de dicho material termoplástico sobre dicha línea para formar un recubrimiento (17) sobre el sustrato tratado con plasma.

2. Un procedimiento de aplicación de un recubrimiento de un material termoplástico sobre un sustrato fabricado con un material polimérico, en el que dicho material termoplástico y dicho material polimérico son incompatibles; 15 procedimiento que comprende las etapas de:

-exponer un polvo de dicho material termoplástico a una segunda descarga de plasma o a la corriente de gas reactivo resultante de la misma para obtener un polvo tratado con plasma, de manera que sobre el polvo tratado con plasma se forman uno o más grupos químicos que muestran afinidad de unión química y/o física con el material polimérico;

-hacer un barrido con un haz de láser a lo largo de una línea del sustrato para calentar el sustrato; y -suministrar dicho polvo tratado con plasma sobre dicha línea para formar un recubrimiento sobre el sustrato.

3. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el polvo se expone como en la reivindicación 2.

4. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la primera descarga

de plasma y/o la segunda descarga de plasma se forma/n con un gas de formación de plasma seleccionado del 25 grupo que consiste en: aire, N2, O2, CO2, H2, N2O, He, Ar y mezclas de los mismos.

5. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1, 3 o 4 que comprende la etapa de introducir un primer precursor en la primera descarga de plasma, o en la corriente de gas reactivo resultante de la misma, antes de la etapa de exposición.

6. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5 que comprende la etapa de

introducir un segundo precursor en la segunda descarga de plasma, o en la corriente de gas reactivo resultante de la misma, antes de la etapa de exposición.

7. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5 o 6, en el que el primer y el segundo precursores son el mismo.

8. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, en el que el primer y/o el segundo

precursor está seleccionado de entre el grupo que consiste en: alilamina, etilacrilato de hidroxilo, ácido acrílico, metano, propano, etileno, acetileno, aminopropiltrietoxisilano y agua.

9. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el grupo químico está seleccionado de entre el grupo que consiste en: grupos carboxilo, amino, hidroxilo, amida, imida, nitrilo, diimida, isocianuro, carbonato, carbonilo, peróxido, hidroperóxido, imina, azida, éter, éster, siloxano y halógeno.

10. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que, en la etapa de exposición, una zona superficial se ve afectada por el plasma que tiene un espesor en el intervalo de entre 1 Angstrom y 1.000 nm, preferentemente en el intervalo de entre 3 Angstrom y 500 nm, más preferentemente en el intervalo entre 5 Angstrom y 300 nm.

11. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende además la 45 etapa de barrido con un haz de láser a lo largo de una línea sobre el recubrimiento.

12. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho material polimérico es un material termoplástico.

13. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que dicho material polimérico es un material termoestable.

14. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que, en la etapa de exposición del sustrato y/o en la etapa de exposición del polvo, la superficie expuesta del material expuesto se calienta al menos temporalmente por lo menos hasta la temperatura de transición vítrea de la misma, preferentemente hasta al menos la temperatura de fusión de la misma.


 

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