BR112015009126B1

BR112015009126B1 - Peça de material plástico, compreendendo um substrato e um sistema de camadas aplicado sobre o substrato

Info

Publication number: BR112015009126B1
Application number: BR112015009126-1A
Authority: BR
Inventors: Carlos Ribeiro; Sascha Baur
Original assignee: Oerlikon Surface Solutions Ag, Pfãffikon
Priority date: 2012-10-23
Filing date: 2013-10-22
Publication date: 2021-08-31
Also published as: PL2912204T3; KR102212028B1; US20150376767A1; EP2912204A1; TR201808457T4; DE102012020742A1; EP2912204B1; CN105026604A; BR112015009126A2; WO2014063808A1; KR20150073205A; HUE039218T2; ES2675163T3; PT2912204T; CN105026604B; JP2015535312A; JP6297050B2

Abstract

componente plástico com uma camada de pvd embutida. a presente invenção refere-se a um componente plástico, que compreende um substrato e um sistema de camadas aplicado sobre o substrato, sendo que diretamente sobre o substrato está aplicada uma primeira camada de tinta e sobre a camada de tinta segue-se um sistema de camadas de pvd, caracterizado pelo fato de que o sistema de camadas de pvd compreende pelo menos uma primeira camada, uma segunda camada e uma terceira camada, sendo que a primeira camada situa-se sobre a camada de tinta e está realizada como camada adesiva, a segunda camada está formada como camada intermediária estabilizadora e a terceira camada está realizada como camada doadora de cor.

Description

[0001] A presente invenção refere-se a peças de plástico dotadas derevestimento. Ela refere-se, particularmente a peças que estão previstas para uso ao ar livre e, portanto, estão expostas a condições atmosféricas diferentes. Às mesmas pertencem, sobretudo, mas não apenas, as peças de plástico que estão fixadas na região externa em um veículo. Para essas peças de plástico, mesmo depois de longo tempo de uso, precisam ser mantidas superfícies opticamente atraentes.

[0002] É conhecido revestir peças de plástico por meio de processos galvânicos com uma camada metálica e, portanto, realizar uma superfície com aparência metálica. Esses processos galvânicos, porém, atualmente estão sob crítica, no que se refere à compatibilidade com o meio ambiente, pois os eletrólitos a ser usados nesses processos são muito tóxicos. Portanto, precisam ser usadas técnicas caras e complicadas para, por um lado, impedir um escape dessas substâncias tóxicas e, por outro lado, descartar eletrólitos usados de modo ambientalmente conveniente.

[0003] Alternativamente a isso, é conhecido o revestimento de superfícies de plástico por meio de revestimento por vácuo, particularmente, por precipitação da fase gasosa. Esses processos levam a uma camada de PVD, sendo que PVD significa physical vapor deposition [deposição física por vapor].

[0004] No documento EP 1736566 é descrito um processo, deacordo com o qual para um finish [acabamento] metálico, é aplicada uma camada de polímero sobre a superfície de um substrato termoplástico, sendo que sobre essa camada de polímero é depositada por meio de PVD uma camada metálica, por exemplo, de cromo. O endurecimento da camada de polímero dá-se, por exemplo, através de uma irradiação de UV. No documento EP 1736566 não se diz nada explícito sobre a área de aplicação. No entanto, para o técnico existe a impressão e que nos artigos mencionados no documento EP 1736566 trata- se de objetos de uso, tais como recipiente, tais como chegam à aplicação na indústria cosmética. Influências do meio sobre esses artigos parecem ser de segunda ordem. Isso está afastado da temática abordada no contexto da presente invenção dos revestimentos de peças de plástico para o setor automobilístico.

[0005] Em conexão com o revestimento de peças de plástico parao setor automobilístico, uma estrutura em camadas parece ser altamente promissora, de acordo com a qual uma camada de PVD está disposta entre uma camada de verniz de base aplicada sobre o substrato de plástico e uma camada de verniz de cobertura aplicada sobre a camada de PVD. Esse sistema de camadas está descrito no documento DE 19745407. Ali é descrito um processo, de acordo com o qual peças de plástico para veículos são revestidas, que compreende os seguintes passos:- aplicação de uma camada de um verniz em pó de secagem em estufa- pulverização de uma camada de alto brilho de uma liga metálica ou um composto metálico por meio de magnétron no vácuo- aplicação de uma camada de verniz de cobertura transparente, resistente ao desgaste.

[0006] Nesse caso está claro que a camada de verniz de coberturaestá mais exposta às influências ambientais. Portanto, no documento DE 19745407 é proposto aplicar essa camada de verniz de cobertura por meio de um método de CVD. No que se refere à camada de verniz de base, por outro lado, substancialmente, é preciso cuidar para que a camada de verniz de base tenha boa aderência sobre o substrato e que a camada de PVD tenha boa aderência sobre a camada de verniz de base. A boa aderência da camada de verniz de base sobre o substrato é obtida no documento DE 19745407 pelo fato de que como camada de verniz de base é usado um verniz em pó de secagem em estufa. Isso aparece como obrigatório no documento DE 19745407. A boa aderência da camada de PVD sobre a camada de verniz de base é obtida no documento DE 19745407 pelo fato de que antes da pulverização da camada de alto brilho, é realizado um tratamento prévio no vácuo, particularmente, por aplicação de uma camada promotora de aderência. No entanto o que poderia servir como camada promotora de aderência e como a mesma seria aplicada sob vácuo, não está descrito.

[0007] A presente invenção tem por base a tarefa de indicar umapeça de plástico para veículos, cujo revestimento confere à peça de plástico uma aparência desejada, sendo que a superfície apresenta uma alta resistência às condições atmosféricas e está protegida, pelo menos em uma determinada extensão, contra influências fortes do meio, tais como impacto de pedras, e sendo que o revestimento pode ser realizado de modo econômico, a preços favoráveis e compatível com o meio ambiente.

[0008] De acordo com a invenção, a tarefa pode ser solucionadacom uma peça de plástico revestida. Isto é, os inventores verificaram que uma peça de plástico revestida de modo estável em relação a influências do meio pode ser realizada pelo fato de que é usada uma camada de PVD com pelo menos três níveis, que é aplicada sobre uma camada de verniz de base. De preferência, sobre a camada de PVD de pelo menos três níveis é aplicada uma camada de verniz de cobertura. O núcleo dessa camada de PVD de três níveis é uma camada intermediária grossa, situada na região central, que confere es-tabilidade ao sistema de camadas total. Entre a camada intermediária e a camada de verniz de base está prevista de acordo com a invenção uma camada adesiva. Sobre a camada intermediária está prevista de acordo com a invenção uma camada corante. Mostrou-se que, devido a essa estrutura de acordo com a invenção, pode ser dispensado o verniz em pó de secagem em estufa caro e o processo correspondente. Presumivelmente, a camada intermediária leva a propriedades mecânicas do sistema de camadas de PVD, que dificultam um desprendimento do verniz de base da superfície do substrato. Como materiais do sistema de camadas de PVD são de interesse, sobretudo, os elementos dos grupos IVb, Vb e VIb do sistema periódico dos elementos e alumínio, bem como misturas dos mesmos e/ou seus nitretos, óxidos e/ou carburetos correspondentes. Dotações com elementos dos grupos IIIA e/ou IVA do sistema periódico dos elementos podem ser vantajosos.

[0009] Como verniz de base pode ser usado, portanto, por exemplo, um verniz fotossensível, que pode ser reticulado por meio de irradiação de UV e que pode ser aplicada com um processo de pulverização simples.

[00010] De preferência, sobre a camada de PVD corante está prevista uma camada de verniz de cobertura, que protege a camada de PVD subjacente, tanto quimicamente, por exemplo, contra corrosão, como também mecanicamente, por exemplo, contra impacto de pedras.

[00011] Como verniz de cobertura é apropriado, por exemplo, um verniz transparente, fotossensível, que pode ser reticulado por meio de irradiação de UV e que pode ser aplicado com um processo de pulverização simples. De acordo com uma modalidade particularmente preferida, o verniz reticulado por UV compreende, adicionalmente, substâncias bloqueadoras de UV. Pelas substâncias bloqueadoras de UV aumenta, no entanto, o tempo, pelo qual o verniz de cobertura precisa ser solicitado para sua reticulação completa. Peças de plástico, que estão fixadas na região externa de um veículo, porém, estão expostas frequentemente a uma irradiação solar intensiva. A introdução de substâncias no verniz de cobertura reticulado por UV leva, devido ao efeito bloqueador, a um envelhecimento (por exemplo, amarelecimen- to) mais lento e, com isso, a uma aparência oticamente atraente mais duradoura da peça de plástico.

[00012] A invenção é explicada agora mais detalhadamente por meio de exemplos e com ajuda da figura.

[00013] A Figura 1 mostra esquematicamente a estrutura de camadas de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[00014] De acordo com uma primeira modalidade da presente invenção, é aplicada uma camada de verniz de base com espessura de 10 μm sobre um substrato de plástico. Para esse fim, o substrato é primeiramente limpado, secado e descarregado, antes de ser pulverizada o verniz reticulado por UV, por meio de um dispositivo de envernizamento. Os substratos tratados desse modo são liberados no exemplo por meio de irradiação de IV, de eventuais solventes e secados. Subsequentemente, ocorre uma irradiação de UV intensiva para reticular a camada de verniz de base.

[00015] Depois da camada de verniz de base ter sido aplicada, secada e reticulada, o substrato é introduzido em uma instalação de revestimento por PVD. No caso da instalação de revestimento, trata-se no presente exemplo de uma instalação de deposição por pulverização de magnétron. O material a ser revestido é pulverizado por um chamado target de deposição por pulverização por meio de bombardeio de íons e precipita-se sobre o substrato a ser revestido. No presente exemplo, é usada uma instalação inline, na qual o substrato é primeiramente passado junto a targets de cromo. Desse modo, é pulverizada uma camada de cromo com 30 nm de espessura sobre o verniz de base. Subsequentemente, o substrato é passado na instalação de reves-timento por PVD junto a targets de zircônio e é pulverizada uma ca- mada intermediária de zircônio, com espessura de 100 nm. Por fim, o substrato é novamente passado junto a targets de cromo, o que leva à pulverização e uma camada de cor de cromo com 60 nm de espessura. Depois de ter sido aplicado o sistema de camadas de PVD de acordo com a invenção sobre o substrato, o substrato é descarregado da instalação de revestimento por PVD.

[00016] Para a estabilidade do sistema de camadas total é essencial a camada intermediária, que no presente exemplo está formada pela camada de zircônio. Tal como foi descoberto pelos inventores, é vantajoso, ainda, imprimir uma estrutura interna a essa camada intermediária. De acordo com uma modalidade da presente invenção, a camada intermediária é formada por vários materiais de camada diferentes, de dureza e/ou elasticidade diferente. No presente exemplo, no entanto, foi usado apenas zircônio como material de camada para a camada intermediária. Para poder imprimir uma estrutura interna à camada intermediária, os parâmetros de processo foram modulados durante o revestimento. Por um lado, o revestimento foi dividido em 6 intervalos de revestimento, que estavam separados por pausas de re-vestimento, sendo que foi selecionada uma pausa de revestimento, que se segue a um intervalo de revestimento, aproximadamente pela metade do tempo do intervalo de revestimento. Por outro lado, foi variada a intensidade de corrente. Assim, a intensidade de corrente para os três últimos intervalos de revestimento foi reduzida em cerca de 20% em relação à intensidade de corrente para os três primeiros intervalos de revestimento. No presente exemplo, foram usados para os três primeiros intervalos de revestimento 28 amperes, enquanto para os três últimos intervalos de revestimento foram usados 24 amperes. Por esse procedimento, é introduzida na camada intermediária, presumivelmente, uma distribuição de densidade dependente de profundidade, de modo que regiões com mais densidade se alternam com regiões com menos densidade e, assim, estabilizam a camada intermediária. De preferência, os níveis de camada formados desse modo, devem ser separados no SEM (“scanning eléctron microscope” - microscópio eletrônico de varredura).

[00017] De acordo com uma modalidade preferida da presente invenção, agora é revestida, ainda, uma camada de verniz de cobertura com 20 μm de espessura de verniz reticulado por UV, que está dotado, de modo particularmente preferido, de uma ou mais substâncias bloqueadoras de UV. Nesse caso, pode ser usado o processo descrito para a camada de verniz de base. No entanto, a superfície revestida por PVD não precisa ser limpada, desde que a peça de plástico revestida por PVD seja revestida com verniz, substancialmente, de modo diretamente subsequente ao revestimento por PVD.

[00018] A vantagem muito especial dessa modalidade é que a camada de PVD não forma uma superfície de alumínio para camada de verniz de cobertura.

[00019] De acordo com uma segunda modalidade da presente invenção, também é aplicada uma camada de verniz de base com 10 μm de espessura sobre um substrato de plástico. Para esse fim, o substrato é primeiramente limpado, secado e descarregado, antes de ser pulverizado o verniz a ser reticulado por UV por meio de um dispositivo de envernizamento. Os substratos tratados desse modo são liberados de eventuais solventes, no exemplo, por meio de irradiação com IV, e secados. Subsequentemente, ocorre uma irradiação de UV intensiva para reticular a camada de verniz de base.

[00020] Depois da camada de verniz de base ter sido aplicada, secada e reticulada, o substrato é introduzido em uma instalação de revestimento por PVD. No caso da instalação de revestimento, trata-se no presente exemplo de uma instalação de deposição por pulverização de magnétron. O material a ser revestido é pulverizado por um cha- mado target de deposição por pulverização por meio de bombardeio de íons e precipita-se sobre o substrato a ser revestido. No presente exemplo, é usada uma instalação inline, na qual o substrato é primeiramente passado junto a targets de cromo. Desse modo, é pulverizada uma camada de cromo com 30 nm de espessura sobre o verniz de base. São preferidas espessuras de camada de 20nm até 100 nm.

[00021] Subsequentemente, o substrato é passado na instalação de revestimento por PVD junto a targets de alumínio e é pulverizada uma camada intermediária com espessura de 200 nm de alumínio. São preferidas espessuras de camada de 80 nm até 250 nm.

[00022] A camada de cor final é finalmente formada em duas partes. Primeiramente, é pulverizada, novamente por meio de pulverização, uma camada de cromo com espessura de 60nm. Isso assegura um matiz azul da superfície. São preferidas espessuras de camada de 20 nm até 100nm. Por fim, o substrato é novamente passado junto a targets de alumínio, o que leva à pulverização de uma camada de alumínio com 35 nm de espessura e clareia a cor. São preferidas espessuras de camada de 10 nm até 50 nm.

[00023] Também nessa segunda modalidade, pode ser vantajoso prever uma camada de verniz de cobertura. De acordo om essa modalidade da presente invenção, é revestida agora ainda uma camada de verniz de cobertura com espessura de 20 nm, de verniz, a ser reticulado pro UV, que, de modo particularmente preferido está dotado de uma ou mais substâncias bloqueadoras de UV. Nesse caso, pode ser usado o processo descrito para a camada de verniz de base. No entanto, a superfície revestida por PVD não precisa ser limpada, desde que a peça de plástico revestida por PVD seja revestida com verniz, substancialmente, de modo diretamente subsequente ao revestimento por PVD. Mas, como a camada de PVD mais externa é uma camada de alumínio e alumínio entra muito facilmente em ligação com oxigê- nio, pode ocorrer a formação de uma camada de óxido de alumínio, que pode ter influência sobre a aderência da camada de verniz de cobertura sobre a camada de PVD. Consequentemente, a primeira modalidade da presente invenção descrita acima tem a vantagem de que, nesse caso, alumínio pode ser completamente dispensado.

[00024] A peça de plástico formada desse modo pode ser disposta em automóveis na região interna e/ou na região externa. Como exemplos para a região externa são citadas a faixa decorativa e a grade do radiador.

Claims

1. Peça de material plástico, compreendendo um substrato (3) e um sistema de camadas aplicado sobre o substrato (3), sendo que dire-tamente sobre o substrato (3) está aplicada uma primeira camada de verniz (5) e sobre a camada de verniz (5) segue-se um sistema de camadas de PVD, caracterizado pelo fato de que o sistema de camadas de PVD compreende pelo menos uma primeira camada (7), uma segunda camada (9) e uma terceira camada (11), sendo que a primeira camada (7) situa-se sobre a primeira camada de verniz (5) e está realizada como camada adesiva, a segunda camada (9) está formada como camada intermediária estabilizadora e a terceira camada (11) está realizada como camada de coloração, sendo que a camada intermediária apresenta uma estrutura interna visível no SEM como séries de camadas e/ou as camadas da camada intermediária apresentam propriedades diferentes em termos de dureza e/ou elasticidade.

2. Peça de material plástico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada intermediária compreende zircônio.

3. Peça de material plástico de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a camada intermediária é uma camada de zircônio.

4. Peça de material plástico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a primeira camada de verniz (5) apresenta uma espessura entre 5 μm e 40 μm e, de preferência, uma espessura de 10 μm.

5. Peça de material plástico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a primeira camada de verniz (5) é uma camada UV reticulada de verniz fotossensível.

6. Peça de material plástico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a camada de verniz de cobertura (13) é provida sobre a camada de PVD.

7. Peça de material plástico de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a camada de verniz de cobertura (13) é uma cama UV reticulada de verniz fotossensível.

8. Peça de material plástico de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que a camada de verniz de cobertura (13) compreende bloqueadores de UV.

9. Peça de material plástico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que as camadas se distinguem por diferentes concentrações de material e/ou por uma distribuição de densidade dependente de profundidade.

10. Peça de material plástico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a camada adesiva compreende cromo e, de preferência, é uma camada de cromo.

11. Peça de material plástico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que a camada de cor compreende cromo e/ou alumínio, sendo que é formada, de preferência, por uma camada de cromo e por uma camada de alumínio situada acima.