Pieza de material compuesto a base de un metal y de un polímero, con aplicación especialmente al ámbito de los automóviles.

Una pieza de material compuesto que comprende al menos una chapa de acero revestida con al menos una película polimérica formada previamente por extrusión de una mezcla polimérica que comprende al menos los elementos siguientes:



- un polímero formado de una dispersión de nódulos de elastómero en una matriz de polipropileno, la proporción de elastómero en la matriz es inferior al 20 % en peso del conjunto formado por la matriz y el elastómero,

- un primer antioxidante de la familia de los antioxidantes fenólicos para un contenido en peso superior o igual al 0,2 %,

- un segundo antioxidante de la familia de los antioxidantes que descomponen los hidroperóxidos para un contenido en peso superior o igual al 0,1 %,

- cargas de refuerzo para un contenido en peso inferior al 10 %.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2010/000418.

Solicitante: Arcelormittal Investigación y Desarrollo SL.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: DOUX,MARJOLAINE, VERCHERE,DIDIER.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B32B15/08 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B32 PRODUCTOS ESTRATIFICADOS.B32B PRODUCTOS ESTRATIFICADOS, es decir, HECHOS DE VARIAS CAPAS DE FORMA PLANA O NO PLANA, p. ej. CELULAR O EN NIDO DE ABEJA. › B32B 15/00 Productos estratificados compuestos esencialmente de metal. › de resina sintética.
  • B32B15/18 B32B 15/00 […] › que tiene hierro o acero.
  • B32B27/18 B32B […] › B32B 27/00 Productos estratificados compuestos esencialmente de resina sintética. › caracterizada por el empleo de aditivos particulares.
  • B32B27/32 B32B 27/00 […] › teniendo poliolefinas.

PDF original: ES-2533094_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Pieza de material compuesto a base de un metal y de un polímero, con aplicación especialmente al ámbito de los automóviles [0001] La invención se refiere a una pieza de material compuesto a base de un metal y de un polímero, a su procedimiento de fabricación y a su uso, especialmente en el ámbito del automóvil y de los transportes.

Las piezas compuestas permiten contribuir a aligerar las estructuras de los automóviles.

Se conoce, especialmente a partir de la patente FR 2 866 592, la fabricación para este fin de una pieza que comprende una chapa de acero recubierta de una o varias películas adherentes del polímero de grosor de al menos 0, 1 milímetro. Esta pieza, con la base en forma de una bobina, debe poder soportar todas las etapas de fabricación (manipulación, corte, plegado, estampado, perforación, etc.) .

Por otra parte, estas piezas deben soportar obligatoriamente el paso por un procedimiento de cataforesis y la aplicación de todas las capas de pintura sobre la cara del lado de acero. Así, la totalidad del procedimiento de aplicación de la pintura a un automóvil se puede llevar a cabo sobre este material compuesto, al igual que sobre una superficie metálica clásica, con las mismas pinturas y los mismos grosores, conduciendo finalmente al mismo aspecto de la pintura. La cataforesis es una técnica de pintura industrial, usada especialmente en la industria del automóvil, que consiste esencialmente en sumergir la pieza en un baño de pintura poniendo a la pieza en el cátodo y haciendo migrar las partículas de pintura en suspensión en el baño por medio de una corriente eléctrica. Seguidamente, la pintura ser somete a recocido en un horno.

En consecuencia, la pieza debe poder soportar un paso por una atmósfera a una temperatura comprendida entre 150 y 210 º C durante aproximadamente 30 minutos y no presentar zonas de contracción, de escurrido de la pintura, de deformación plástica o de tensiones internas que pueden ocasionar agrietamientos, fisuración, deformación o una deslaminación entre el metal y el polímero. Su estabilidad térmica debe ser lo suficientemente elevada como para soportar las etapas de preparación de la superficie y de tratamiento de la superficie del metal y todas las etapas de cocción de las diferentes capas de pintura. El ciclo de cocción de la capa de cataforesis es el más agresivo para el polímero comparativamente con los otros ciclos de cocción de las capas de pintura: el apresto, la base y el barniz transparente.

Además, la fabricación de esta pieza debe ser compatible con las salidas de las líneas y

especialmente la salida de la línea de galvanización o de la línea de laqueado, denominada también barnizado en banda o laqueado en banda. Esto supone que la película del polímero ha de tener un grosor grande (típicamente de 300 μm) y presentarse en forma de una bobina de gran anchura (típicamente de 1, 5 m) con el fin de ser colaminada sobre la chapa de acero a velocidades que pueden llegar hasta 180 m/min.

Por último, en servicio sobre un vehículo automóvil, la pieza debe resistir variaciones térmicas que oscilan entre -40 º C y 80 º C.

Se conoce a partir de la patente US 4, 229, 504 el recubrimiento de un polímero que comprende entre el 10 y el 70 % de cargas inorgánicas y entre el 30 y el 90 % de una mezcla constituida en sí misma por entre el 50 y

el 75 % de una poliolefina y entre el 25 y el 50 % de un elastómero. Este polímero, asociado a un revestimiento metálico, no se deforma plásticamente más que en el momento de la etapa de cataforesis. Sin embargo, las fuertes proporciones del elastómero y de las cargas inorgánicas, necesarias para la resistencia a la deformación plástica, deterioran las propiedades mecánicas del polímero, tales como su rigidez y su alargamiento, e impiden igualmente la fabricación de películas homogéneas y de mayor anchura por extrusión.

La invención tiene como objetivo remediar los inconvenientes de la técnica anterior dando a conocer una mezcla polimérica extrudible en una forma compatible con el procedimiento de fabricación de la pieza de material compuesto y de una pieza de material compuesto resistente a la etapa de cataforesis.

Para este fin, la pieza de material compuesto de la invención comprende al menos una chapa de acero revestida con al menos una película polimérica previamente formada por extrusión de una mezcla polimérica que comprende al menos los siguientes elementos:

-un polímero formado de una dispersión de nódulos de elastómero en una matriz de polipropileno, la proporción de

elastómero en la matriz es inferior al 20 % en peso del conjunto formado por la matriz y el elastómero,

-un primer antioxidante de la familia de los antioxidantes fenólicos para un contenido en peso superior o igual al 0, 2 %,

- un segundo antioxidante de la familia de los antioxidantes que descomponen los hidroperóxidos para un contenido en peso superior o igual al 0, 1 %,

-cargas de refuerzo para un contenido en peso inferior al 10 %.

La pieza de material compuesto de la invención puede comprender igualmente las siguientes características opcionales tomadas de manera aislada o en combinación:

-la proporción de elastómero en la matriz está comprendida entre el 8 y el 20 % en peso del conjunto formado por la

matriz y el elastómero, -el primer antioxidante está presente en la mezcla polimérica en una concentración del 0, 2 % y porque el segundo antioxidante está presente en la mezcla polimérica en una concentración del 0, 1 %, -las cargas son de microtalco, -la pieza de material compuesto comprende además una capa polimérica de poliolefina funcionalizada en la subsuperficie de la película polimérica, -la película polimérica está recubierta de una capa polimérica de poliolefina funcionalizada, -la pieza de material compuesto comprende además, entre la chapa de acero y la película polimérica, una capa de imprimación aplicada sobre la chapa de acero y/o una encoladura aplicada sobre la capa de imprimación.

La invención se refiere igualmente al procedimiento de fabricación de la pieza de material compuesto caracterizada esencialmente porque comprende al menos una etapa de extrusión de la mezcla polimérica en forma de una película y una etapa de colaminación de la película polimérica obtenida sobre la chapa de acero, opcionalmente recubierta de una capa de imprimación y de una encoladura. Opcionalmente, la mezcla polimérica es coextrudida con la capa polimérica de poliolefina funcionalizada.

Por último, la invención se refiere al uso de la pieza de material compuesto de la invención descrita anteriormente en el ámbito del automóvil.

El uso de la pieza de material compuesto de la invención puede comprender igualmente las siguientes 35 características opcionales tomadas de manera aislada o en combinación:

- la pieza de material compuesto se conforma por repujado, estampado, hidroformación o perfilación. -La pieza de material compuesto se usa para la fabricación de piezas por sobremoldeo.

En el conjunto del texto, se entenderá por chapa de acero un substrato de acero recubierto opcionalmente de un revestimiento metálico para la galvanización o el electrodepósito y opcionalmente recubierto de un tratamiento de la superficie, tal como un tratamiento de conversión.

La invención se comprenderá mejor con la lectura de la descripción que sigue.

De manera sorprendente, los inventores han constatado que la combinación de un polímero formado de una dispersión de nódulos de elastómeros en una matriz de polipropileno y de cantidades reducidas de antioxidantes y de cargas minerales tales como microtalco permite obtener, por una parte, una mezcla polimérica extrudible en forma de una película de un grosor grande y de gran anchura y, por otra parte, una pieza de material compuesto 50 resistente a la etapa de cataforesis.

La mezcla polimérica está basada sobre una matriz de polipropileno que ofrece el mejor compromiso entre las propiedades de uso (mecánicas, de aislamiento y de insonorización) , el coste, el impacto ambiental (reducción del peso, disminución de los compuestos orgánicos volátiles producidos) . Esta matriz puede estar

constituida por un solo polipropileno o por una mezcla de varios polipropilenos. Preferentemente, se podría recurrir a un polipropileno isotáctico de masa molar en peso de aproximadamente 400 000 g/mol y de MFI (índice de fluidez) de aproximadamente 2, que participa en la resistencia de la película polimérica a -40 º C.

A esta matriz se le agrega un elastómero en proporciones comprendidas entre el 8 y el 20 % en peso

... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Una pieza de material compuesto que comprende al menos una chapa de acero revestida con al

menos una película polimérica formada previamente por extrusión de una mezcla polimérica que comprende al 5 menos los elementos siguientes:

-un polímero formado de una dispersión de nódulos de elastómero en una matriz de polipropileno, la proporción de elastómero en la matriz es inferior al 20 % en peso del conjunto formado por la matriz y el elastómero, -un primer antioxidante de la familia de los antioxidantes fenólicos para un contenido en peso superior o igual al 0, 2

%, -un segundo antioxidante de la familia de los antioxidantes que descomponen los hidroperóxidos para un contenido en peso superior o igual al 0, 1 %, -cargas de refuerzo para un contenido en peso inferior al 10 %.

2. La pieza de material compuesto de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la proporción de elastómero en la matriz está comprendida entre el 8 y el 20 % en peso del conjunto formado por la matriz y el elastómero.

3. La pieza de material compuesto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,

caracterizada porque el primer antioxidante está presente en la mezcla polimérica en una concentración del 0, 2 % y porque el segundo antioxidante está presente en la mezcla polimérica en una concentración del 0, 1 %.

4. La pieza de material compuesto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,

caracterizada porque las cargas son de microtalco. 25

5. La pieza de material compuesto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque comprende además una capa polimérica de poliolefina funcionalizada en la subsuperficie de la película polimérica.

6. La pieza de material compuesto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la película polimérica está recubierta de una capa polimérica de poliolefina funcionalizada.

7. La pieza de material compuesto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,

caracterizada porque comprende además, entre la chapa de acero y la película polimérica, una capa de 35 imprimación aplicada sobre la chapa de acero y/o una encoladura aplicada sobre la capa de imprimación.

8. El procedimiento de fabricación de una pieza de material compuesto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque comprende al menos una etapa de extrusión de la mezcla polimérica en forma de una película y una etapa de colaminación de la película polimérica obtenida sobre la chapa de acero, opcionalmente recubierta de una capa de imprimación y de una encoladura.

9. El procedimiento de fabricación de acuerdo con la reivindicación 8 de una pieza de acuerdo con las reivindicaciones 5 o 6, caracterizado porque la mezcla polimérica es coextrudida con la capa polimérica de poliolefina funcionalizada.

10. Uso de la pieza de material compuesto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el ámbito de los automóviles.

11. Uso de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque dicha pieza de material compuesto se 50 fabrica por repujado, estampado, hidroformación o perfilación.

12. Uso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 10 u 11 para la fabricación de piezas por sobremoldeo.


 

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