BR112016022220B1 - Composição polimérica, componente híbrido, lâmina compreendendo a referida composição polimérica, produto plástico semiacabado, processo para a produção do referido produto plástico semiacabado e componente híbrido - Google Patents

Abstract

componente híbrido de metal e plástico. a presente invenção se refere a uma composição polimérica, e a um produto plástico semiacabado, cuja superfície foi produzida, pelo menos até certo ponto, a partir da composição polimérica. a presente invenção se refere adicionalmente a um processo de produção associado a essa para o produto plástico semiacabado. um recurso da composição polimérica é que essa compreende de 50 a 99,7 % em peso de um polímero, e de 0,3 a 20 % em peso de um ou mais aditivos de promoção de aderência. a presente invenção se refere adicionalmente a componentes híbridos de plástico e metal e à produção desses.

Description

[001] A presente invenção se refere a uma composição polimérica, a uma lâmina, a um produto plástico semiacabado, a um processo para a produção de um produto plástico semiacabado, a um componente híbrido e também a um processo para a produção de componentes híbridos.

[002] Componentes híbridos (ou componentes estruturais) são compósitos de dois materiais: metal e plástico. Esses podem ser produzidos, a título de exemplo, através do processo de moldagem por injeção. Nesse processo, uma peça de inserto de metal é inserida em um molde, e o componente plástico é moldado, a título de exemplo, com o uso de pressão e calor através do processo de moldagem por compressão ou moldagem por injeção. Isso gera um componente híbrido com regiões metálicas e regiões plásticas.

[003] Componentes híbridos são componentes usados, entre outros, na construção de veículos e na construção de aeronaves, e também na engenharia elétrica e eletrônica no campo de peças de suporte de carga e de peças que absorvem forças, ou como parte de um alojamento, por exemplo, para propósitos decorativos. Um recurso particular desses é que compreendem sistemas de reforço local que proporcionam ao componente propriedades mecânicas particulares e/ou fornecem a possibilidade de integração funcional. Um recurso que necessita de ênfase particular é a rigidez de componente aumentada com redução de peso adicional em comparação com componentes usados, até agora, de um modo convencional de construção.

[004] Os setores de aplicação mencionados acima, cada vez mais, usam componentes híbridos a fim de reduzir a massa e, ao mesmo tempo, obter propriedades mecânicas otimizadas. A desvantagem desses componentes híbridos é a falta de aderência, ou aderência inadequada, entre o metal e o plástico. Até agora, os métodos mecânicos, portanto, são usados para ancorar o plástico ao metal.

[005] A aderência entre o metal e o plástico pode ser melhorada com o uso de promotores de aderência. Os documentos no EP-A-1808468 e EP-A-2435246 revelam componentes híbridos em que a ligação entre o metal e o plástico usa adesivos termofusíveis na forma de promotores de aderência à base de copoliamida que compreendem adicionalmente grupos isocianato e grupos epóxi.

[006] Em particular, no setor automobilístico, são conhecidos substratos de metal que compreendem revestimentos de conversão, sendo que esses são usados para tratamento de superfície. Os revestimentos são produzidos na superfície, a título de exemplo, através de um processo de cromação ou fosfatação.

[007] A aderência entre o metal e o plástico nos componentes híbridos da técnica anterior ainda não é adequada para cumprir com as necessidades de produção em massa, por exemplo, no setor automobilístico: os componentes híbridos são dotados, durante o processamento, a título de exemplo, de revestimentos de eletrodeposição catódica, e também revestimentos de base e/ou revestimentos transparentes. Os componentes híbridos, no presente documento, são expostos a várias condições, por exemplo, ácido, pressão ou calor. A consequência é frequentemente a aderência reduzida entre o metal e o plástico, se estendendo até a perda total da aderência. A aderência inadequada é associada, a título de exemplo, à incompatibilidade entre muitos plásticos e vários metais, ou a natureza física e química variável das superfícies do substrato resulta dos processos de corrosão e oxidação devido aos efeitos naturais ou a outros efeitos ambientais.

[008] O objetivo, portanto, consiste em fornecer uma composição na forma de promotor de aderência entre plástico e metal, em que o promotor de aderência não tenha as desvantagens da técnica anterior. Dessa maneira, a intenção é que os componentes híbridos que compreendem a composição tenham, em comparação com a técnica anterior, a aderência entre o metal e o plástico melhorada ou aumentada. Uma intenção adicional é que os componentes híbridos resultantes cumpram com as necessidades da construção de veículos e da construção de aeronaves, e também com aquelas da indústria eletrônica e da indústria de engenharia elétrica. Uma intenção adicional é fornecer boa resistência aos intemperismos, em particular, resistência à corrosão. A intenção é de que haja pelo menos alguma ligação coesa entre o metal e o plástico no componente híbrido. Uma intenção adicional é que as composições tenham, em comparação com as composições que funcionam como promotores de aderência na técnica anterior, absorção de água inferior e resistência ao impacto em baixa temperatura melhorada.

[009] Uma outra intenção é que a composição seja adequada para o uso como constituinte do plástico em um componente híbrido de plástico e metal, para promover a aderência.

[010] Dessa maneira, uma composição polimérica do tipo mencionado na introdução foi constatada, e é possível, assim, fornecer componentes híbridos que tenham aderência melhorada entre o metal e o plástico. A composição da presente invenção compreendea) de 50 a 99,7 % em peso, preferencialmente de 60 a 99,5 % em peso e com preferência de 75 a 99,5 % em peso de pelo menos um polímero selecionado a partir de poliamidas, misturas dessas e poliaril éter cetonas, eb) de 0,3 a 20 % em peso, preferencialmente de 0,5 a 20 % em peso de um ou mais aditivos da fórmula (I):MaM’bDcD’d (I)

[011] em queM = [R3SiO1/2]M‘ = [R'R2SiOi/2]D = [R2SiO2/2]D‘ = [R‘RSiO2/2]

[012] em que cada R é selecionado de modo mutuamente independente a partir do grupo que consiste em H, porções químicas de alquila que têm de 1 a 12 átomos de C e uma porção química de fenila, e

[013] R‘ é preferencialmente selecionado de modo mutuamente independente a partir de uma ou mais porções químicas das fórmulas (II), (III) ou (IV),

[014] em que (II) é uma porção química de alquilamino

[015] em que x = de 1 a 20 e R" é selecionado a partir de H e uma porção química de alquila que tem de 1 a 12 átomos de C,

[016] (iii) é uma porção química de (trialcoxissilil)metileno

[017] em que R" é uma porção química de alquila que tem de 1 a 4 átomosde C,

[018] e (IV) é uma porção química de epoxicicloexilalquila

[019] em que y = de 1 a 4, preferencialmente y = de 2 a 4, com preferência 2 ou 3, de modo particularmente preferencial 2,

[020] em que as definições dos índices são conforme a seguir:a = de 0 a 2b = de 0 a 2c = de 10 a 500d = de 0 a 50a + b = 2 eb + d > 2,

[021] e em que as proporções de todos os constituintes da composição proporcionam um total de 100 % em peso. O aditivo tem efeito de promoção de aderência (“aditivo de promoção de aderência”). A porção química (IV) também pode ser denominada grupo 7-oxabiciclo[4.1.0]heptan-3-ilalquileno de acordo com a nomenclatura IUPAC. As estruturas indicadas (II), (III) e (IV) são definitivas.

[022] A porção química R‘ pode ser selecionada de modo mutuamente independente de uma pluralidade das porções químicas das fórmulas (II), (III) e (IV). Têm preferência, no presente documento, os aditivos (I) que compreendem uma mistura das porções químicas (II) e (IV) ou (III) e (IV), sendo que têm preferência particular, no presente documento, as misturas das porções químicas (III) e (IV). A razão molar das porções químicas (II):(IV) e (III):(IV) está preferencialmente na faixa de 1:10 a 10:1, sendo que tem preferência, no presente documento, um excesso de (IV).

[023] É preferencial que a porção química R seja uma porção química metila ou fenila.

[024] As porções químicas das fórmulas (II) e (III) podem ter distribuição estatística no aditivo da fórmula (I). As distribuições estatísticas podem ter uma estrutura de bloco com qualquer número desejado de blocos, um após o outro, em qualquer sequência desejada, ou podem ter uma distribuição aleatorizada, e também podem ter uma estrutura alternante, ou então podem formar um gradiente ao longo da cadeia polimérica e, em particular, também podem consistir em qualquer uma das formas mistas em que grupos de diferentes distribuições podem opcionalmente ser seguidos. As distribuições estatísticas podem ser submetidas a restrições que resultam de modalidades específicas. Onde quer que a restrição não se aplique, não há alteração na distribuição estatística.

[025] Em uma modalidade preferencial da presente invenção, a razão entre a soma dos índices a + c e a soma dos índices b+d, (a+c)/(b+d), está na faixa de 2 a 50, em particular na faixa de 4 a 20, de modo particularmente preferencial na faixa de 5 a 15. Uma proporção excessivamente pequena da porção química R‘ leva a ligação coesa inadequada à superfície do substrato de metal. Por outro lado, proporções excessivas tornem mais difícil processar o aditivo para gerar a composição polimérica, e substancialmente complicam a síntese desses aditivos.

[026] A definição do índice c é preferencialmente c = de 15 a 100, e com preferência c = de 20 a 50. A seguinte definição é, além disso, preferencial:(i) No caso em que b = 2, a definição do índice d é: d = de 0 a 20, em particular d = de 1 a 10; e(ii) No caso em que b = 0, a definição do índice d é: d = de 2 a 20, em particular d = de 3 a 10. As definições mencionadas permitem a otimização das propriedades do aditivo em relação à matriz de poliamida e ao processamento adicional subsequente da composição polimérica, por exemplo, para gerar uma lâmina.

[027] A composição polimérica preferencialmente compreende de 0,5 a 10 % em peso, e com preferência de 1 a 5 % em peso, do aditivo da fórmula (I). No caso de concentração de aditivo excessivamente pequena, o efeito adesivo é inadequado. Por outro lado, concentrações de aditivo excessivamente altas têm um efeito adverso nas propriedades mecânicas, térmicas e reológicas do polímero (a viscosidade se eleva, o coeficiente de expansão térmica aumenta, autorreticulação do aditivo, aglomeração).

[028] Os aditivos da fórmula (I), e a produção desses, são conhecidos, por exemplo, a partir dos documentos no US 2007/287765 A1 e US 2007/190306 A1.

[029] Os polímeros da composição polimérica da presente invenção podem ter reforço, por exemplo, reforço de fibra, sendo que tem preferência, no presente documento, os polímeros reforçados por fibras de vidro (GF) ou por fibras de carbono (CF). Na medida em que a composição funciona como camada de promoção de aderência entre o metal e o plástico, a composição preferencialmente não compreende fibras.

[030] As poliamidas são polímeros preferenciais da composição polimérica da presente invenção. A poliamida é preferencialmente selecionada a partir do grupo que compreende homopoliamidas do tipo ácido aminocarboxílico, homopoliamidas do tipo ácido diamina-dicarboxílico, copoliamidas e misturas dessas. A poliamida pode ser alifática ou semiaromática.

[031] Outros constituintes

[032] As composições da presente invenção podem compreendersubstâncias adicionais. Essas servem, a título de exemplo, para o melhor processamento da composição polimérica, ou para colorir ou para estabelecer outras propriedades do material. A composição polimérica pode compreender cargas, tais como pó de talco ou giz, porém é preferencial que a composição não compreenda cargas. A composição pode, além disso, compreender substâncias adicionais tais como estabilizadores, modificadores de impacto, auxiliares de fluxo e pigmentos. Solventes orgânicos pode, além disso, estar presentes. As proporções totais que podem estar presentes de substâncias adicionais desse tipo são de 0 a 20 % em peso, preferencialmente de 0 a 10 % em peso.

[033] Produção de composição

[034] É preferencial produzir a composição polimérica a partir dos constituintes individuais através da mistura no material fundido em uma unidade de amassamento. O aditivo de promoção de aderência, e opcionalmente outras substâncias adicionais, pode respectivamente ser adicionado individualmente ou em conjunto na forma de uma mistura, diretamente aos péletes poliméricos ou ao material fundido polimérico. Quando for apropriado, a composição polimérica é produzida a partir dos componentes individuais apenas imediatamente antes do processamento adicional; a título de exemplo, uma extrusora de uma usina de produção de lâminas pode ser usada para esse propósito. É igualmente possível adicionar os componentes como uma mistura na forma de um lote principal.

[035] Os aditivos de promoção de aderência usados, cuja viscosidade é geralmente de 10 a 10 000 mPas (Brookfield RV-DV II+ Pro, fuso RV3, 100 rpm, 21 °C), podem ser adicionados à poliamida com o uso de um sistema de medição de líquido durante a produção da composição polimérica, ou os aditivos podem ser fornecidos como lote principal em forma sólida. O último tem preferência, visto que o processamento de componentes líquidos em extrusoras envolve complicações técnicas, particularmente quando as concentrações estão acima de 10 %.

[036] Lâmina

[037] A presente invenção fornece adicionalmente uma lâmina quecompreende a composição da presente invenção. A espessura média da lâmina é preferencialmente de 10 μm a 700 μm, com preferência de 10 μm a 600 μm.

[038] Vários processos podem ser usados para a produção de lâminas produzidas a partir da composição polimérica da presente invenção:

[039] No caso de processos de fundição, a composição polimérica é plastificada em uma extrusora (principalmente extrusora de rosca única) e fundida por meio de uma matriz com ranhura em um rolo giratório resfriado a água; esse método pode produzir lâminas com espessuras de camada de 25 a 700 μm, com preferência de 25 μm a 600 μm em alta velocidade de produção.

[040] No caso do processo de filme soprado, o material extrudado é, da mesma maneira, plastificado em uma extrusora (principalmente extrusora de rosca única) e uma matriz vertical anular é usada, com o auxílio de uma corrente de ar, para produzir uma bolha fundida da composição polimérica, que é, então, resfriada na corrente de ar. As espessuras usuais são de 10 a 500 μm.

[041] A espessura das lâminas da presente invenção é preferencialmente de 10 μm a 700 μm, com preferência de 10 μm a 600 μm, preferencialmente de 15 μm a 500 μm, mais preferencialmente de 20 μm a 400 μm, ainda mais preferencialmente de 30 μm a 300 μm, com ainda mais preferência de 50 a 200 μm e com preferência particular de 75 a 150 μm. De acordo com a técnica anterior, é possível usar vários métodos para determinar a espessura das lâminas, sendo que um exemplo é de métodos mecânicos tais como aqueles que usam medidores de rosca micrométrica, sendo que um outro exemplo é de métodos ópticos que usam medições de interferência. É preferencial determinar a espessura das lâminas da presente invenção com o uso de medidores de rosca micrométrica, a título de exemplo, medidores de rosca micrométrica disponíveis junto à Mituyo, de modo particularmente preferencial do tipo medidor de rosca de calibre, com preferência particular com o uso de uma força de fecho de rosca de 7 a 9 Newtons. Essa força de fecho evita danos à lâmina, garantindo, assim, que os valores medidos sejam altamente reproduzíveis.

[042] É preferencial que as lâminas da presente invenção tenham, na camada superficial, zonas de concentração aumentada dos aditivos de promoção de aderência de acordo com a fórmula (I). A ocorrência desse efeito pode ser dependente do aditivo selecionado da fórmula (I). A pessoa versada na técnica pode usar experimentos preliminares para selecionar um aditivo adequado, e é possível, no presente documento, variar o comprimento da cadeia, as porções químicas (II) a (IV), a proporção dos aditivos na composição polimérica, e a natureza e o número dos substituintes.

[043] Assim há um aumento na concentração dos aditivos de promoção de aderência nas camadas superficiais (3a) em comparação com a maior parte (3b) (consulte a Figura 3). A espectroscopia de fotoelétrons de raios X (XPS) é usada para a determinação de zonas de concentração aumentada desse tipo. Esse método permite a determinação dependente de elemento da concentração nas camadas superficiais, sendo que o resultado obtido é um perfil de profundidade/concentração para o elemento silício.

[044] As lâminas com zonas de concentração aumentada são muito vantajosas devido ao fato de que essas permitem a diminuição da concentração do aditivo de promoção de aderência, sendo que esse é o componente da lâmina que gera os custos.

[045] É preferencial que a concentração dos aditivos de promoção de aderência nas zonas de concentração aumentada seja de pelo menos 3 vezes, preferencialmente pelo menos 4 vezes, mais preferencialmente pelo menos 5 vezes, ainda mais preferencialmente pelo menos 6 vezes, ainda mais preferencialmente pelo menos 7 vezes, 8 vezes ou 9 vezes, e em particular pelo menos 10 vezes, maior do que na maior parte.

[046] É preferencial que as lâminas da presente invenção tenham zonas de concentração aumentada com espessura de camada de 0,1 a 4000 nm, preferencialmente de 0,5 a 400 nm, mais preferencialmente de 1 a 100 nm, ainda mais preferencialmente de 2 a 50 nm, de modo particularmente preferencial de 2,5 a 20 nm e com preferência particular de 3 a 10 nm.

[047] Têm preferência particular as lâminas em que a espessura da zona de concentração aumentada é de 2 a 20 nm, e em que a concentração aumentada é pelo menos 5 vezes maior do que a concentração da maior parte.

[048] Não há necessidade de que as lâminas da presente invenção sejam transparentes; essas podem ter uma aparência turva ou opaca. Essas propriedades ópticas não são um critério de qualidade.

[049] Os processos também podem fabricar lâminas de múltiplas camadas. Nesse caso, pelo menos uma das camadas exteriores da lâmina de múltiplas camadas é composta pela composição polimérica da presente invenção. Exemplos de formações de camada possíveis são, portanto, os seguintes:1. Camada = composição polimérica da presente invenção composta por um polímero e por pelo menos um aditivo de promoção de aderência2. Camada = polímero sem aditivo de promoção de aderência3. Camada = composição polimérica da presente invenção composta por um polímero e por pelo menos um aditivo de promoção de aderência.

[050] A disposição pode ter uma pluralidade das camadas sem aditivo de promoção de aderência, mutuamente sobrepostas.

[051] Produto plástico semiacabado

[052] Um produto plástico semiacabado pode ser produzido a partir do polímero modificado por aditivo da composição polimérica da presente invenção com o uso de processos conhecidos (sendo que um exemplo é impregnação por fusão, impregnação de lâmina ou impregnação por pó no processo de prensa de correia dupla, prensagem a quente de intervalo).

[053] Uma outra possibilidade para a produção de um produto compósito de fibra semiacabado modificado na camada de borda sem produção de lâmina anterior é o processo de prensa de correia dupla. No presente documento, uma ou mais camadas de um produto compósito de fibra semiacabado reforçado por fibra de filamento contínuo (não impregnado) é introduzida em uma prensa de correia dupla. Na região intersticial entre as camadas individuais - por analogia com o processo de fusão direta - é preferencial que o material de matriz é aplicado por meio de uma matriz com ranhura ao material têxtil seco.

[054] Produtos semiacabados também abrangem moldagens convencionais que, a título de exemplo, são obteníveis através de processos de moldagem tais como moldagem por injeção, moldagem por compressão ou extrusão.

[055] O produto plástico semiacabado também é fornecido pela presente invenção. O produto semiacabado compreende pelo menos um polímero selecionado a partir de poliamidas, misturas dessas e poliaril éter cetonas (material plástico). Pelo menos uma parte da superfície do produto plástico semiacabado é revestida ou impregnada com pelo menos uma composição polimérica da presente invenção.

[056] É suficiente, no presente documento, que o produto semiacabado seja revestido com composições da presente invenção apenas nas regiões superficiais que se destinam à ligação coesa a um componente metálico. Não há, dessa maneira, qualquer necessidade de que a composição esteja presente no volume inteiro do produto plástico semiacabado ou na região inteira próxima à superfície.

[057] É preferencial que a poliamida seja selecionada a partir do grupo que compreende homopoliamidas do tipo ácido aminocarboxílico, homopoliamidas do tipo ácido diamina-dicarboxílico, copoliamidas e misturas dessas. A poliamida pode ser alifática ou semiaromática.

[058] O material plástico e o polímero da composição polimérica podem ser idênticos ou diferentes. É preferencial que os polímeros sejam idênticos ou que sejam à base os mesmos monômeros. É preferencial que o material plástico e o polímero da composição sejam poliamidas, com preferência que sejam uma homopoliamida. O material plástico pode, portanto, compreender o aditivo da fórmula (I).

[059] O material plástico preferencialmente tem reforço de fibra (polímero reforçado com fibra), permitindo, assim, o uso do termo produto compósito de fibra semiacabado para o produto plástico semiacabado. É preferencial que pelo menos uma camada externa do produto compósito de fibra semiacabado compreenda o aditivo de promoção de aderência. Na medida em que apenas a camada externa (ou as camadas externas) compreende (ou compreendem) o aditivo, é preferencial que as espessuras de camada seca sejam de 10 a 50 % maiores do que aquelas das camadas que não compreendem o aditivo. É preferencial que as composições da presente invenção sejam aplicadas na forma de uma lâmina ou como pó para a produção dos produtos compósitos de fibra semiacabados. O pó, no presente documento, deve ter finura suficiente, porém a distribuição de tamanho de partícula média absoluta na forma do valor d50 não é, então, muito definitiva no presente documento. Em uma primeira etapa, o material pode ser moído com o uso de um moinho de impacto disponível junto à Retsch, DE, já fornecendo, assim, por meio de uma peneira de 100 μm, 200 μm ou 500 μm, a fração principal do pó com finura suficiente; então é necessário apenas usar a peneiração real para remover pequenas quantidades de frações grossas. A peneiração do pó moído pode ocorrer subsequentemente, a título de exemplo, em que a fração grossa começando em 250 μm é removida a fim de se obterem as partículas finas como a fração principal. É ainda mais preferencial a remoção das partículas acima de 150 μm e, em particular, é preferencial usar apenas partículas que medem menos do que 100 μm. O pó é, assim, processado através de agitação manual ou por meio do que é conhecido como pilha de peneiras, e as frações finas são isoladas para processamento adicional. Peneiras metálicas adequadas estão disponíveis, a título de exemplo, junto à Retsch como Test Sieve com uma largura de malha desejada.

[060] O polímero reforçado com fibras compreende fibras dimensionalmente estabilizadoras que compreendem fibras sintéticas, fibras de carbono ou fibras de vidro, sendo que têm preferência particular, no presente documento, as fibras de vidro (GF) ou fibras de carbono (CF), e sendo que têm preferência particular, no presente documento, as fibras de vidro. As fibras dimensionalmente estabilizadoras são fibras individuais ou compósitos de fibra que pode ter sido processadas para gerar tecidos tecidos ou para gerar camadas com diferentes orientações das fibras; isso pode, a título de exemplo, ser alcançado através do enrolamento de fibras individuais ou fios de fibra, por exemplo, feixes de fibra.

[061] As fibras podem ser divididas conforme a seguir de acordo com o comprimento da fibra:

[062] O comprimento das fibras curtas é de cerca de 0,1 a 1 mm. O termo fibras longas é usado para fibras com comprimento de cerca de 1 a 50 mm. O termo fibras contínuas é usado quando o comprimento é maior do que 50 mm. O comprimento é definido como o comprimento de fibra médio numérico na matriz após a produção do material compósito de fibra de acordo com DIN ISO 22314. Fibras desse tipo podem estar presentes no polímero reforçado com fibras.

[063] A composição polimérica da presente invenção pode compreender de 0 a 49,7 % em peso de fibras, com base no peso total da composição polimérica. A quantidade de fibras presentes é preferencialmente de 0 a 40 % em peso e preferencialmente de 0 a 30 % em peso. Uma composição que contém fibra pode compreender pelo menos 10 % em peso de fibras, e preferencialmente pelo menos 25 % em peso.

[064] A espessura dos materiais plásticos pode ser de 0,1 a 10 mm, preferencialmente de 0,5 a 10 mm, com preferência de 0,7 a 8 mm, com preferência especial de 1,0 a 6 mm.

[065] Finalmente, um outro aspecto da presente invenção se refere a um processo para a produção desse tipo de produto plástico semiacabado. O processo compreende as seguintes etapas de:a) Fornecer um material plástico; b) Aplicar pelo menos uma camada da composição polimérica da presente invenção.

[066] As composições podem ser aplicadas continuamente ou em lotes por meio de esmaltagem eletroforética, processos de aspersão eletrostática, sinterização de leito fluidizado, processos de rolo (por exemplo, revestimento de bobina), fundição, processos de jato, moldagem por injeção e aspersão, laminação, processamento (a quente), ou (co)extrusão (por exemplo, na forma de lâmina), sendo que têm preferência, no presente documento, os processos de aspersão e processos de aplicação com o uso de rolos, e também o processo de aplicação de lâmina. As composições da presente invenção, no presente documento, podem ser aplicadas em um ou em ambos os lados, localmente ou em uma área inteira. As espessuras de camada seca das composições pode ser de 10 a 1000 μm, preferencialmente de 20 a 250 μm, e com preferência de 30 a 150 μm. Espessuras de camada preferenciais em processos de rolo são de 5 μm a 250 μm, em particular de 10 μm a 50 μm.

[067] Dessa maneira, a composição da presente invenção pode, a título de exemplo, ser aplicada como um pó ou como uma lâmina ou na forma de revestimentos aquosos ou à base de solvente.

[068] Na medida em que a composição é aplicada na forma de lâmina, a lâmina é preferencialmente processada no processo de fabricação para o produto plástico semiacabado através do processo de empilhamento de filme ou através do processo de fusão direta ou através de laminação, sendo que tem preferência, no presente documento, a laminação. Pode-se fazer uso, no presente documento, de processos de produção de lâmina conhecidos, tais como o processo de fundição de lâmina ou o processo de sopro de lâmina. A espessura da lâmina está preferencialmente na faixa de 10 μm a 700 μm, mais preferencialmente de 10 μm a 600 μm, mais preferencialmente de 30 a 300 μm e com preferência particular de 50 a 150 μm. A composição polimérica da presente invenção tem excelente adequação para a produção de lâminas.

[069] De acordo com uma variante, a lâmina, no presente documento, pode ser aplicada através de laminação diretamente a uma pré-forma do produto plástico semiacabado.

[070] No processo de empilhamento de filme, no presente documento, mantas mutuamente sobrepostas de material de fibra (a título de exemplo tecidos, tecidos tecidos, não tecido) e de material de matriz polimérica (a título de exemplo, na forma de uma lâmina) são continuamente introduzidas em um molde aquecido, conhecido como unidade de impregnação, e termicamente fundidas. Pelo menos uma das duas mantas exteriores, no presente documento, é uma camada, a título de exemplo, uma lâmina, que foi produzida a partir da composição polimérica da presente invenção.

[071] A Figura 1 mostra um exemplo de uma sequência do tipo que pode ser usado para a produção de um produto compósito de fibra semiacabado através do processo de empilhamento de filme, que compreende camadas alternadas dos vários materiais. Esses compreendem camadas produzidas a partir da lâmina de matriz 40, por exemplo, produzida a partir de poliamida e, dispostas em alternação entre as lâminas de matriz 40, camadas de um produto de reforço semiacabado 42. O produto de reforço semiacabado 42 inclui as fibras que servem para reforço. Exemplos de tipos possíveis de fibra, no presente documento, são fibras de vidro, fibras de carbono e fibras de aramida. Tipos possíveis de produto de reforço semiacabado compreendem tecidos tecidos e talagarças depositadas. Finalmente, uma respectiva lâmina de borda modificada 44 produzida a partir da composição polimérica da presente invenção pode ser fornecida na região externa (região de borda) da pilha de camadas ilustrada (camada de borda modificada).

[072] Novamente, no que é conhecido como processo de fusão direta, pelo menos uma das mantas externas é uma lâmina da composição polimérica da presente invenção. No caso dessa variante de processo, a matriz polimérica que finalmente circunda as fibras é introduzida na forma de fusão diretamente no molde controlado por temperatura da unidade de impregnação. O processo também pode ser usado para pós.

[073] No processo de fusão direta, as camadas produzidas a partir do produto de reforço semiacabado 42 e da lâmina de borda modificada 44 são introduzidas na sequência ilustrada na Figura 2 na unidade de prensa de intervalo. Um material fundido plástico 46 produzido a partir de poliamida é, além disso, introduzido por meio de uma unidade de plastificação.

[074] A construção ilustrada nas Figuras 1 e 2, em particular a sequência de camadas e o número das camadas produzidas a partir do produto de reforço semiacabado 42 e lâmina de matriz 40, é variável e pode ser adaptada às necessidades respectivas. Para os propósitos da presente invenção, é importante que uma modificação de camada de borda do produto compósito de fibra semiacabado seja alcançada em um ou em ambos os lados através de laminação com a lâmina de borda modificada 44 produzida a partir da composição polimérica da presente invenção.

[075] Isso é seguido, quando for apropriado, por outras subseções de processo para a produção do produto plástico semiacabado pronto para o uso, sendo que um exemplo é a aparagem ou opcionalmente um processo de pré- formação e similares.

[076] Componentes híbridos

[077] Uma primeira modalidade de um componente híbrido de plástico e metal da presente invenção compreende pelo menos um metal e pelo menos uma composição polimérica da presente invenção. A composição da presente invenção funciona, no presente documento, como o plástico do componente híbrido. Nessa modalidade, o aditivo da fórmula (I) é integrado no plástico do componente híbrido.

[078] Uma segunda modalidade de um componente híbrido de plástico e metal da presente invenção compreende pelo menos um metal e pelo menos um produto plástico semiacabado da presente invenção. O produto plástico semiacabado é distinguido por pelo menos um, preferencialmente um, revestimento da composição polimérica da presente invenção, que funciona como promotor de aderência entre o produto plástico semiacabado e o metal.

[079] Uma terceira modalidade de um componente híbrido de plástico e metal da presente invenção compreende pelo menos um metal revestido com a composição polimérica da presente invenção, que funciona como promotor de aderência entre o produto plástico semiacabado e o metal, e um material plástico que compreende um polímero selecionado a partir de poliamidas, misturas dessas e poliaril éter cetonas.

[080] A composição polimérica da presente invenção como o plástico do componente híbrido, o material plástico sem qualquer composição da presente invenção e o produto plástico semiacabado do componente híbrido são cobertos pelo componente plástico da expressão do componente híbrido.

[081] O substrato de metal de um componente híbrido é ligado de modo coeso ao componente plástico com o uso do aditivo de promoção de aderência. O componente plástico pode, então, ser submetido a um processo de formação e/ou prensado em um metal ou em um produto metálico semiacabado por meio do processo de prensagem termoplástica. O processo também é fornecido pela presente invenção.

[082] Na primeira ou na terceira modalidade de um componente híbrido de plástico e metal da presente invenção, além disso, é possível aplicar o componente plástico, a título de exemplo, a composição polimérica, ao metal através de um processo de extrusão ou moldagem por injeção ou através de prensagem a quente, e ligar o metal de modo físico e/ou químico à composição.

[083] Na segunda modalidade, o produto plástico semiacabado pode ser fornecido e unido por meio de processos comuns tais como prensagem a quente, soldagem ou estampagem.

[084] A combinação de metal e plástico pode, então, ser submetida a um tratamento com calor (condicionamento com calor) de 5 min a 70 min, preferencialmente de 10 min a 60 min, em 120 °C a 230 °C, preferencialmente de 150 °C a 230 °C, a fim de aumentar a força de ligação e o grau de reticulação. Uma ligação coesa entre a composição e o metal é, assim, alcançada. Os componentes híbridos obtidos desse modo têm ligação durável entre o metal, que pode ter sido pré-revestido, e o plástico, e exibir força dinâmica e mecânica alta. As composições são, assim, curadas termicamente. A presente invenção também fornece esse processo.

[085] As temperaturas declaradas devem ser estabelecidas de modo a evitar a decomposição dos materiais usados. A pessoa versada na técnica pode usar testes preliminares simples para esse propósito.

[086] Os materiais do componente plástico e do metal foram ligados entre si, pelo menos até certo ponto, através do revestimento de uma composição.

[087] Além disso, pode haver uma camada adicional da composição da presente invenção introduzida como promotor de aderência entre o componente plástico e o metal.

[088] Os componentes híbridos da presente invenção podem, além disso, ter sido ligados a um ou mais materiais C. Os outros materiais C podem ter sido ligados aos componentes híbridos da presente invenção por meio de uma, ligação coesa, atrito ou intertravamento e é opcionalmente possível, no presente documento, usar uma composição da presente invenção ou um adesivo de fusão a quente à base de copoliamida como promotor de aderência.

[089] O material C pode ser selecionado a partir de plásticos, metais, composições cerâmicas, madeira, vidro, materiais compósitos, fibras têxteis e produtos acabados produzidos a partir de fibras têxteis. Os materiais C preferenciais são plásticos, metais e materiais compósitos de fibra.

[090] A presente invenção fornece adicionalmente um processo para a produção dos componentes híbridos descritos acima. No presente documento, o metal é ligado de modo coeso, conforme descrito acima, ao componente plástico.

[091] Na medida em que um material C é usado para a produção de um componente híbrido estendido, é possível iniciar a produção um componente híbrido. O material C pode, então, ser aplicado ou colocado no componente híbrido e ligado ao componente híbrido. Alternativamente, o material C, o metal e o componente plástico podem ser ligados entre si (em uma etapa) para a produção do componente híbrido estendido.

[092] Durante a produção do componente híbrido ou do componente híbrido estendido é possível combinar várias etapas de fabricação tais como processos de formação ou moldagem, ou usinagem, e executar esses em uma única etapa de processo (fabricação integrada).

[093] A presente invenção fornece adicionalmente o uso da composição polimérica da presente invenção como promotor de aderência, em particular para produtos plásticos semiacabados. A composição pode, além disso, ser usada como promotor de aderência para componentes híbridos que compreendem metal e a composição polimérica como componente plástico, ou metal e um produto plástico semiacabado. A composição polimérica pode, além disso, ser usada em forma de lâmina (como lâmina).

[094] Os componentes híbridos da presente invenção são usados, a título de exemplo, na engenharia mecânica e engenharia de instalações, construção de veículos, na indústria aérea, na engenharia ferroviária, na engenharia elétrica ou eletrônica. Aplicações típicas são no campo de interiores de automóveis, de amortecedores, de estruturas de lataria de suporte de carga, como peças de armação e peças de lataria tais como membros frontais e traseiros, componentes de porta, componentes de teto, componentes de piso ou componentes de chassi, ou como alojamento eletrônico. Setores de aplicação igualmente adequados são armações, perfis, elementos de fachada ou faixas de guia para janelas e portas no campo da arquitetura e construção de casas.

[095] Homopoliamidas

[096] As poliamidas (PA) preferenciais da composição polimérica e do material compósito de fibra são selecionadas a partir do grupo que consiste em náilon-6, náilon-6,6, náilon-6,10, náilon-6-12, náilon-6,13, náilon-6,14, náilon- 10,6, náilon-10,10, náilon-10,12, náilon-12,12, náilon-11, náilon-12,poliftalamidas e misturas à base dessas poliamidas. Poliamidas particularmente preferenciais são selecionadas a partir de náilon-6, náilon-6,6, náilon-6,10, náilon-6,12, náilon-10,10, náilon-12, e misturas desses.

[097] Dentre as homopoliamidas também há poliamidas opticamente transparentes. As poliamidas opticamente transparentes compreendem poliamidas microcristalinas que compreendem ácidos dicarboxílicos alifáticos lineares e diaminas cicloalifáticas, poliamidas amorfas que compreendem ácidos dicarboxílicos alifáticos lineares e diaminas cicloalifáticas e opcionalmente lactamas e, respectivamente, ácidos aminocarboxílicos e poliamidas amorfas que compreendem ácido tereftálico e diaminas alifáticas ramificadas ou cicloalifáticas e opcionalmente lactamas e, respectivamente, ácidos aminocarboxílicos ou poliamidas amorfas que compreendem ácido isoftálico e diaminas alifáticas ramificadas ou lineares ou cicloalifáticas e opcionalmente lactamas e, respectivamente, ácidos aminocarboxílicos. As poliamidas opticamente transparentes adequadas são, a título de exemplo, amidas produzidas a partir de ácido dodecanodioico e de uma mistura isomérica de 4,4'- bis(aminocicloexil)metano, de ácido tereftálico e da mistura isomérica de 2,2,4- e 2,4,4-trimetilexametilenodiamina, de ácido dodecanodioico e da mistura isomérica de 3,3‘-dimetil-4,4‘-bis(aminocicloexil)metano, de laurolactama, ácido isoftálico e da mistura isomérica de 3,3‘-dimetil-4,4‘-bis(aminocicloexil)metano ou de ácido tetradecanodioico e da mistura isomérica de 3,3‘-dimetil-4,4‘- bis(aminocicloexil)metano. Poliamidas desse tipo são descritas, a título de exemplo, nos documentos no DE-A-102007062063 ou WO-A-2008025729. As poliamidas opticamente transparentes estão disponíveis, a título de exemplo, com nomes comerciais Trogamid (Evonik Industries AG, Alemanha), Grilamid (EMS-Chemie, Alemanha), ou Durethan (Lanxess, Alemanha).

[098] Copoliamidas

[099] A copoliamida pode ser produzida a partir de monômeros de amida e a partir de comonômeros. Os comonômeros são preferencialmente usados para se obterem as copoliamidas com um ponto de fusão de 95 °C a 175 °C.

[100] Os monômeros de amida são preferencialmente selecionados a partir do grupo que consiste em laurolactama, ácido aminoundecanoico e misturas desses. Têm preferência particular as copoliamidas à base de laurolactama.

[101] Os comonômeros são preferencialmente selecionados a partir de diaminas alifáticas ou cicloalifáticas, ácidos dicarboxílicos alifáticos ou cicloalifáticos, lactamas e misturas desses. Os comonômeros preferencialmente compreendem, de modo mutuamente independente, de 4 a 18 átomos de C. Os ácidos dicarboxílicos adequados são, a título de exemplo, ácido adípico, ácido sebácico e ácido dodecanodioico. As diaminas adequadas são, a título de exemplo, hexametilenodiamina, decametilenodiamina e dodecametilenodiamina. As lactamas tais como caprolactama podem, da mesma maneira, ser usadas como comonômero.

[102] Os comonômeros preferenciais são caprolactama e um polímero produzido com ácido adípico e hexametilenodiamina, preferencialmente em uma razão em massa de 1:1.

[103] Um excesso de grupos amina nas diaminas gera copoliamidas que têm grupos de extremidade amino reativos.

[104] Os números de amina das copoliamidas são preferencialmente de 75 a 400 mmol/kg.

[105] A massa molar ponderal média das copoliamidas está preferencialmente na faixa de 15000 a 70000 g/mol (medida por meio de cromatografia de permeação em gel (GPC) contra um padrão de poliestireno). A viscosidade de solução relativa é preferencialmente de 1,2 a 1,8 (determinada de acordo com ISO 307).

[106] As copoliamidas podem ser usadas nas composições da presente invenção em forma de pó, dispersão ou solução, sendo que tem preferência, no presente documento, a forma de pó. Um solvente adequado é, a título de exemplo, m-cresol.

[107] A forma de pó pode, a título de exemplo, ser obtida através de moagem, o diâmetro do grão, no presente documento, com preferência é de < 200 μm, mais preferencialmente < 100 μm e com preferência particular < 70 μm (análise de peneira).

[108] Uma modalidade preferencial da presente invenção compreende pelo menos um componente epóxi e pelo menos um poliisocianato bloqueado, junto com a copoliamida.

[109] A proporção presente do componente epóxi é preferencialmente de 2,5 a 10 % em peso, com preferência de 4 a 6 % em peso, com base, em cada caso, no peso total da copoliamida.

[110] A proporção de poliisocianato bloqueado é preferencialmente de 2,5 a 15 % em peso, mais preferencialmente de 4 a 6 % em peso, com base, em cada caso, no peso total da copoliamida.

[111] O índice de epóxi do componente epóxi é tipicamente de 1 a 2 eq/kg. O peso equivalente de epóxi das resinas epóxi usadas pode ser de 400 a 4000 g/mol, preferencialmente de 700 a 3000 g/mol e com preferência de 875 a 1000 g/mol (determinado de acordo com SMS 2026).

[112] O teor de grupos OH em resinas epóxi adequadas é preferencialmente de 2000 a 4500 mmol/kg, com preferência de 2300 a 4000 mmol/kg (método de SMS 2367).

[113] Compostos à base de dióis ou de polióis ou ácidos dicarboxílicos podem, a título de exemplo, ser usados como componente epóxi, sendo que têm preferência, no presente documento, os dióis, e sendo que têm preferência particular, no presente documento, os derivados de fenol-diol correspondentes. Os derivados de fenol-diol muito particularmente preferenciais são bisfenóis, em particular bisfenol A. O componente epóxi é geralmente obtido através da reação com epicloridrina.

[114] A densidade de resinas epóxi adequadas é de 1 a 1,3 kg/l, preferencialmente de 1,15 a 1,25 kg/l (25 °C; determinada de acordo com ASTM D792). A temperatura de transição vítrea (Tg) pode ser de 20 °C a 100 °C, preferencialmente de 25 °C a 90 °C, com preferência de 40 °C a 60 °C e com preferência particular de 45 a 55 °C (determinada de acordo com ASTM D3418). A faixa de fusão está geralmente na faixa de 45 °C a 150 °C (de acordo com DIN 53181). As resinas epóxi adequadas são obteníveis, a título de exemplo, como resina EPIKOTE, por exemplo, EPIKOTE Resin 1001 ou 1009 disponíveis junto à Hexion Specialty Chemicals, Inc.

[115] A copoliamida pode, além disso, compreender endurecedores tais como dicianodiamida (DCD), preferencialmente em proporções de 3 a 6 % em peso, com base no peso total da resina epóxi. Para acelerar a cura, derivados de ureia tais como monuron ou fenuron podem ser adicionados e, assim, é possível diminuir as temperaturas de cura e/ou reduzir os tempos de cura.

[116] O componente de poliisocianato bloqueado pode ser aromático, alifático ou cicloalifático, sendo que tem preferência, no presente documento, os poliisocianatos alifáticos ou cicloalifáticos. Os agentes de bloqueio para isocianatos tais como oximas, fenóis ou caprolactama são conhecidos pela pessoa versada na técnica. É preferencial que, para propósitos de bloqueio, o componente de poliisocianato assuma a forma de uretodiona. Exemplos típicos são comercializados como VESTAGON disponível junto à Evonik Industries AG, Alemanha.

[117] A composição de promotor de aderência pode compreender aglutinantes de reticulação externa ou autorreticulação (em relação ao termo “Bindemittel” [Aglutinantes] consulte Rompp Lexikon Lacke und Druckfarben [Rompp’s Enciclopaedia of Coating Materials and Printing Inks], Georg Thieme Verlag, Stuttgart, Nova York, 1998, Bindemittel, páginas 73 e 74). Para os propósitos da presente invenção, o termo “autorreticulação” denota a propriedade de um aglutinante de entrada em reações de reticulação com o próprio. A pré-condição para isso é que grupos funcionais reativos complementares estejam presentes nos aglutinantes e reajam entre si e, assim, levem à reticulação. Ou então os aglutinantes compreendem grupos reativos funcionais que reagem “com os próprios”. Sistemas de aglutinante descritos como de ligação externa são, em contrapartida, aqueles em que um tipo dos grupos funcionais reativos complementares está presente no aglutinante e o outro tipo está presente em a endurecedor ou agente de reticulação. Para informações adicionais, no presente documento, faz-se referência a Rompp Lexikon Lacke und Druckfarben [Rompp’s Enciclopaedia of Coating Materials and Printing Inks], Georg Thieme Verlag, Stuttgart, Nova York, 1998, Hãrtung [Curing], páginas 274 a 276, em particular, parte inferior da página 275.

[118] A composição de promotor de aderência pode, além disso, compreender substâncias eletricamente condutoras selecionadas a partir de grafite, negro de fumo, pó de zinco e misturas dessas substâncias, gerando, assim, composições de promotor de aderência eletricamente condutivas.

[119] Os componentes híbridos que compreendem revestimentos de composições de promotor de aderência eletricamente condutivas poliméricas podem ser dotados de uma eletrodeposição catódica (CEC). A aderência residual de pelo menos 20 %, em comparação com a aderência antes da aplicação da eletrodeposição catódica, pode aumentar, no presente documento, quando as composições da presente invenção são usadas. A aderência residual geralmente é de pelo menos 5 mPa a 30 mPa (método de determinação: vide Exemplos). Uma perda total de aderência pode ocorrer se for feita uma tentativa de prensar o componente híbrido produzido a partir de materiais compósitos de fibra e metal diretamente, ou de usar, como terceiro componente, um material de poliamida não modificado como camada intermediária para a ligação.

[120] As composições de promotor de aderência podem, além disso, compreender corantes, preferencialmente pigmentos. Pigmentos funcionais tais como pigmentos de proteção contra corrosão podem, além disso, estar presentes.

[121] Copoliamidas adequadas estão disponíveis, a título de exemplo, como VESTAMELT disponíveis junto à Evonik Industries AG, Alemanha. Exemplos que podem ser mencionados são X1027-P1, X1038-P1, X1316 P1 e X1333-P1.

[122] Outros materiais que podem estar presentes junto com a copoliamida são copolímeros de enxerto produzidos a partir de poliamina e de monômeros de formação de poliamida tais como lactamas e/ou ácidos w-aminocarboxílicos, conforme descrito no documento no EP-A-1065236:

[123] A concentração de grupos amino no copolímero de enxerto está preferencialmente na faixa de 100 a 2500 mmol/kg.

[124] Exemplos de classes de substâncias que podem ser usadas como poliamina são os seguintes:

[125] - polivinilaminas (Rompp Chemie Lexikon, [Rompp’s ChemicalEnciclopaedia] 9a edição. Volume 6, página 4921, Georg Thieme Verlag Stuttgart 1992);

[126] - poliaminas que são produzidas a partir de policetonas alternantes(DE-OS 196 54 058);

[127] - dendrímeros, por exemplo,

[128] ((H2N-(CH2)3)2N-(CH2)3)2-N(CH2)2-N((CH2)2-N((CH2)3-NH2)2)2

[129] (DE-A-196 54 179) ou

[130] tris(2-aminoetil)amina, N,N-bis(2-aminoetil)-N',N'-bis[2-[bis(2-aminoetil)amino]etil]-1,2-etanodiamina,

[131] 3,15-bis(2-aminoetil)-6,12-bis[2-[bis(2-aminoetil)amino]etil]-9-[2- [bis[2-bis(2-aminoetil)amino]etil]amino]etil]3,6,9,12,15-pentaazaeptadecano- 1,17-diamina (J. M. Warakomski, Chem. Mat. 1992, 4, 1000 - 1004);

[132] - polietilenoiminas lineares que podem ser produzidas através dapolimerização de 4,5-diidro-1,3-oxazóis seguida por hidrólise (Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie [Métodos para Química Orgânica], volume E20, páginas 1482 a 1487, Georg Thieme Verlag Stuttgart, 1987);

[133] - polietilenoiminas ramificadas que são obteníveis através dapolimerização de aziridinas (Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie [Métodos para Química Orgânica], volume E20, páginas 1482 - 1487, Georg Thieme Verlag Stuttgart, 1987) e que geralmente têm a distribuição de grupo amino seguinte:

[134] de 25 a 46 % de grupos amino primários,

[135] de 30 a 45 % de grupos amino secundários e

[136] de 16 a 40 % de grupos amino terciários;

[137] - polipropileniminas.

[138] No caso preferencial, a massa molar ponderal média Mn da poliamina é no máximo de 20 000 g/mol, particularmente no máximo de 10 000 g/mol e em particular no máximo de 5000 g/mol (vide o exposto acima para o método de determinação).

[139] Lactamas e ácidos w-aminocarboxílicos que podem ser usados como monômeros de formação de poliamida compreendem de 4 a 19 átomos de carbono, em particular de 6 a 12. É particularmente preferencial o uso de ε- caprolactama e laurolactama ou os ácidos w-aminocarboxílicos relevantes. A razão molar entre as unidades C12 e C6 é preferencialmente de 4:1 a 1:4. A razão em massa entre a copoliamida e o copolímero de enxerto é preferencialmente de 19:1 a 1:1.

[140] No caso mais simples, a poliolefina funcionalizada é à base de polipropileno. No entanto, copolímeros de C3-C12-α-olefina/etileno são também adequados. Um exemplo de uma C3-C12-α-olefina usada é propeno, 1-buteno, 1-penteno, 1-hexeno, 1-octeno, 1-deceno ou 1-dodeceno. Os copolímeros de C3- C12-α-olefina/etileno podem, além disso, também compreender até no máximo 10 % em peso de dienos tais como etilidenonorborneno ou 1,4-hexadieno. A funcionalização é preferencialmente fornecida através de grupos anidrido, sendo que esses são introduzidos de uma maneira conhecida através de reações de radical livre ou térmicas do polímero de cadeia principal com um anidrido dicarboxílico insaturado ou com um ácido dicarboxílico insaturado. Exemplos de reagentes adequados são anidrido maleico e anidrido itacônico. A quantidade enxertada no material nesse método é de 0,1 a 4 % em peso, com base no peso total das poliolefinas funcionalizadas, e um outro monômero tal como estireno também pode ser usado no presente documento.

[141] As poliolefinas enxertadas com ácido maleico são amplamente usadas para aplicações industriais, em particular para modificações de impacto ou como compatibilizadores em blendas e sistemas mecanicamente reforçados (Polymer, 2001, 42, 3649 a 3655 e literatura citada). A fonte mencionada também descreve, a título de exemplo, a produção de poliolefinas funcionalizadas desse tipo.

[142] Uma poliolefina funcionalizada típica é o material enxertado com anidrido à base de polipropileno Admer QB 520 E (Mitsui Chemicals). Também é possível, a princípio, usar polipropilenos enxertados com ácido maleico disponíveis junto à Kometra (por exemplo, SCONA TPPP 8012), sendo que esses têm fluxo mais livre.

[143] Outro método de funcionalização possível consiste na mistura, na fusão, de poliolefinas não funcionalizadas com compatibilizadores reativos que compreendem grupos anidrido carboxílico ou epóxi. Exemplos típicos são copolímeros compostos por etileno e por um ou mais monômeros acrílicos não reativos com anidrido maleico ou metacrilato de glicidila. Lotader AX8900 (Arkema) é um material representativo típico que tem unidades de metacrilato de glicidila.

[144] A razão entre o componente de poliamida e o componente de poliolefina é preferencialmente de 9:1 a 2:3.

[145] A copoliamida descrita acima pode funcionar como adesivo de fusão a quente.

[146] Poliaril éter cetonas

[147] As poliaril éter cetonas como polímeros da composição da presente invenção são conhecidas na técnica anterior. Essas podem ser distinguidas pela seguinte estrutura geral (IV):

[148] em que os índices x e y podem, de modo mutuamente independente, assumir valores de 1 a 10.

[149] Tem preferência particular a poliéter éter cetona (PEEK) em que x = 2 e y = 1.

[150] O peso molecular numérico médio das poliaril éter cetonas da fórmula (IV) é preferencialmente de 10 000 a 30 000. O peso molecular é determinado por meio de cromatografia de permeação em gel (GPC) contra um padrão de calibração de estireno. A amostra é preparada com 5 g/l do teor em tetraidrofurano a 23 °C. Coluna: copolímero estireno-divinilbenzeno; fase móvel: tetraidrofurano; taxa de fluxo: 1 ml/min; detecção: índice de refração; padrão interno: etilbenzeno.

[151] Reforço de fibra

[152] As fibras podem ter orientação na matriz ou nenhuma orientação, preferencialmente têm orientação. Exemplos de materiais compósitos de fibra que compreendem fibras orientadas são talagarças depositadas UD, fitas UD (UD = unidirecional) e tecidos tecidos. Fibras não orientadas estão presentes, a título de exemplo, em não tecidos.

[153] Os compósitos de fibra e plástico podem, além disso, assumir a forma de produtos de matriz de fibra semiacabados. Esses podem ter sido pré- impregnados. Os produtos de matriz de fibra semiacabados pré-impregnados podem assumir a forma de folhas, de tiras ou de filamentos.

[154] Dentre os produtos termoplásticos semiacabados estão, a título de exemplo, termoplásticos reforçados com manta de vidro (GMT), termoplásticos reforçados com fibras curtas ou longas (SFT ou LFT) e fibras pré-impregnadas termoplásticas (prepregs). Prepregs termoplásticas na forma de folhas também são chamadas de organopanels (consulte Tagungsband zur Fachtagung “Thermoplastische Faserverbundkunststoffe” [Procedimentos da Conferência em “Thermoplastic Fibre-composite materials”], 15 a 16/05/2013 em Fürth, Carl Hanser Verlag Munich 2013, ISBN 978-3-446-43864-4, páginas 5, 13 e 17).

[155] O material compósito de fibra pode ser submetido ao processo de formação ou aparagem. O processo de formação pode ocorrer antes de ou após a aplicação da composição.

[156] A pessoa versada na técnica está ciente da produção de materiais compósitos de fibra produzidos a partir das fibras descritas acima e da matriz.

[157] Metais

[158] Exemplos de metais adequados são ligas que contêm ferro tais como aço, alumínio, cobre, magnésio, titânio e também ligas dos metais mencionados acima. Os metais preferenciais são aço, titânio, alumínio e também ligas dos metais mencionados acima, sendo que têm preferência particular o aço e o alumínio, e ligas de alumínio. Os metais também podem assumir a forma de espuma ou podem estar presentes em uma estrutura de favo de mel.

[159] Os aços preferenciais são aços que não estão em liga e aços inoxidáveis. Aços com um revestimento protetor são particularmente preferenciais. Os revestimentos adequados são, a título de exemplo, revestimentos produzidos a partir de zinco, alumínio-silício, alumínio-zinco, zinco-alumínio, zinco-ferro ou zinco-magnésio, sendo que têm preferência, no presente documento, o alumínio-silício, zinco-alumínio e zinco. A composição dos revestimentos é definida, a título de exemplo, na brochura “Schmelztauchveredeltes Band und Blech” [Hot-dip-coated Strip and Sheet] do Centro de Informação do Aço em Stahl-Zentrum, Düsseldorf, Alemanha, Edição de 2010.

[160] Antes da aplicação do material compósito de fibra, que compreende opcionalmente o aditivo, o metal pode ser submetido ao processo de formação ou aparagem.

[161] O processo de formação para o metal pode ocorrer antes ou após a aplicação da composição.

[162] A presente invenção fornece adicionalmente um substrato de metal revestido com pelo menos uma composição da presente invenção. O substrato pode, a título de exemplo, ser um produto metálico semiacabado ou uma moldagem metálica. É preferencial que o substrato é seja uma tira de metal, um painel de metal, um perfil de metal, uma peça de metal fundida ou um fio de metal.

[163] Antes da aplicação das composições, a rugosidade mecânica da superfície pode ocorrer, a título de exemplo, por meio de trituração, escovação ou jato de areia.

[164] Antes da aplicação das composições, é possível aplicar um revestimento de conversão a toda ou a uma parte da superfície do metal, a fim de pré-tratar a superfície. O metal pode ser limpo antes do pré-tratamento, ou pode já ter revestimentos protetores metálicos. O processo de limpeza do metal é conhecido pela pessoa versada na técnica.

[165] O processo de conversão e rugosidade podem ser combinados entre si.

[166] O pré-tratamento pode usar agentes de conversão. Os agentes de conversão são geralmente usados na forma de soluções aquosas. Os agentes de conversão que podem ser usados são agentes passivadores comercialmente disponíveis e produtos para o tratamento de conversão, por exemplo, agentes de fosfatação de zinco, agentes de fosfatação de ferro e também soluções de ácido fosfórico que compreendem titanatos ou zirconatos. De um ponto de vista técnico, é possível, da mesma maneira, usar agentes de cromação, porém esses são menos preferenciais devido ao fato de que são perigosos para a saúde.

[167] Além disso, é possível obter o revestimento de conversão através da deposição pirolítica de chama de silicato amorfo na superfície do metal. A superfície a ser tratada é passada através da região de oxidação de uma chama de gás em que uma substância que contém silício, o precursor, foi dosada. Essa é consumida através de combustão, e o resíduo se deposita na forma de silicato amorfo como camada de aderência firme em espessuras de camada de cerca de 20 a 40 nm na superfície.

[168] O tratamento de uma superfície é alcançado com o uso de um gás de operação para produzir um jato de plasma ou um gás de combustão para produzir um jato de chama, sendo que esse é usado para revestir a superfície, em que pelo menos um material precursor é introduzido no gás de operação e/ou no jato de plasma ou no gás de combustão e/ou no jato de chama, e é reagido no jato de plasma ou no jato de chama, em que pelo menos um produto de reação de pelo menos um dos precursores é depositado na superfície e/ou em pelo menos uma camada disposta na superfície. Um processo desse tipo é descrito, a título de exemplo, no documento no DE-A-102009042103.

[169] Na medida em que a superfície metálica tem uma superfície de silicato, obtida, a título de exemplo, através da deposição pirolítica de silicato amorfo em uma chama, tem preferência um aditivo que compreende a porção química da fórmula (II) ou (IV) ou uma mistura das porções químicas (III) e (IV), sendo que tem preferência particular uma mistura das porções químicas (III) e (IV).

[170] No caso de uma superfície de fosfatizada, têm preferência os aditivos que têm as porções químicas (II) ou (III) ou uma mistura das porções químicas (III) e (IV), sendo que tem preferência particular a porção química (II) ou uma mistura das porções químicas (III) e (IV).

[171] No caso de superfícies de metal cromatizadas, têm preferência os aditivos que têm a porção química (II) ou (IV) ou uma mistura das porções químicas (III) e (IV), sendo que tem preferência particular a porção química (II) ou uma mistura das porções químicas (III) e (IV).

[172] Exemplos

[173] Quando os dados forem fornecidos em % abaixo, a menos que seja declarado de outro modo, esses são dados em % em peso. No caso de composições, a menos que seja declarado de outro modo, os dados em % são baseados na composição inteira. Quando os valores médios forem declarados abaixo, a menos que seja declarado de outro modo, esses são médias em massa (médias ponderais). Quando os valores medidos forem declarados abaixo, a menos que seja declarado de outro modo, esses valores medidos foram determinados em uma pressão de 101 325 Pa e em uma temperatura de 25 °C.

[174] Aditivos de promoção de aderência

[175] Aditivos de promoção de aderência da fórmula (I)MaM’bDcD’d (I)

[176] quando R = metila, foram usados em uma extrusora. Tabela 1: aditivos de acordo com a fórmula (I) usada

[177] Os compostos OMS 8 e OMS 12 têm as porções químicas III e IV em uma razão molar de 1:1. Em OMS 8 a porção química III está presente no constituinte M‘ da fórmula, e a porção química IV está presente no constituinte D‘ da fórmula (I).

[178] Especificação geral para a produção das composições poliméricas

[179] Durante a produção das composições poliméricas os aditivos foram diretamente incorporados nas poliamidas através de alimentação líquida ou introduzidos em forma sólida como lote principal.

[180] No caso de alimentação líquida (por exemplo, disponível junto à Movacolor, NL) os aditivos foram incorporados de maneira homogênea através da mistura no primeiro terço da unidade de extrusão (de 0,5 a 20 % em peso, com base no peso total da composição polimérica). No caso de aditivos de alta viscosidade, uma bomba com linha de fornecimento aquecível e recipiente de alimentação aquecível foi usada, se necessário.

[181] Alternativamente, 50 % dos lotes principais dos aditivos em poliamida foram produzidos. Um alimentador separado foi usado para fornecer os lotes principais na entrada principal da unidade de extrusão, em que a poliamida apropriada também foi introduzida. “MB” indica os aditivos em que os lotes principais foram usados.

[182] O perfil de temperatura na extrusora corresponde àquele recomendado pelo produtor da poliamida apropriada. As poliamidas foram opcionalmente pré-secas se o teor de umidade estivesse acima de 0,1 % em peso. A taxa de saída da máquina para o processamento das composições poliméricas depende da porcentagem do aditivo e da viscosidade desse, e do polímero usado, e foi de 3 a 10 kg por hora.

[183] A qualidade de dispersão dos aditivos da presente invenção nas poliamidas foi avaliada diretamente a partir da aparência do filamento na descarga da cabeça da extrusora. A dispersão homogênea do aditivo na poliamida foi considerada se o filamento fosse homogêneo, não compreendesse bolhas e não se rompesse, e a espessura do filamento não variasse em mais do que 20 %. Essa condição é distinguida como “OK” nas modalidades abaixo; quando não há entrada nas Tabelas, isso significa que aquelas composições não foram produzidas.

[184] As seguintes composições poliméricas foram usadas, com base nas seguintes poliamidas (PA):Poliamida 1 - PA 612 Vestamid DX 9300 (Evonik Industries AG, DE) Poliamida 2 - PA 12 Vestamid L1901 (Evonik Industries AG, DE) Poliamida 3 - PA 1010 Vestamid Terra DS 18 (Evonik Industries AG, DE)Poliamida 4 - PACM Trogamid CX 7323 (Evonik Industries AG, DE) Poliamida 5 - PPA Vestamid HTPlusM3000 (Evonik Industries AG, DE)Poliamida 6 - PA 6 Durethan B 30S (Lanxess AG, DE)Poliamida 7- PA 66 Durethan A30S (Lanxess AG, DE).Tabela 2A: composições poliméricas produzidas com alimentação líquida do aditivo

Tabela 2B: composições poliméricas produzidas com o uso de 50 % dos lotes principais (MB) dos aditivos nos polímeros apropriados

[185] Todas as composições poliméricas preparadas cumpriram com os critérios de qualidade mencionados e foram, portanto, designadas “OK” devido ao fato de que eram adequadas para processamento adicional para gerar lâminas ou pó, ou então para gerar material composto para sobremoldagem direta.

[186] Produção de lâmina a partir das composições poliméricas da presente invenção

[187] As lâminas foram produzidas através do processo de fundição, sendo que esses, portanto, constituem o que é conhecido como filmes fundidos com espessura de 50 a 600 μm (sistema de filme fundido disponível junto à Collin). A qualidade das lâminas foi avaliada através de medição e comparação da espessura em várias regiões da lâmina, e a variação de espessura de menos do que 15 % foi designada como OK nos exemplos de uso abaixo.

[188] A espessura foi determinada em cinco locais selecionados de modo aleatório em uma amostra medindo 30 cm por 30 cm a partir do centro do material, com o uso de um medidor de rosca de calibre digital disponível junto à Mitutoyo com força de fecho de 7 a 9 Newtons.

[189] Não há necessidade de que a lâmina resultante produzida a partir da composição polimérica seja transparenta; essa pode ser opaca.Tabela 3: lâminas - composição polimérica e espessura

[190] A ausência de valores indica que aquelas lâminas foram não estudadas. Pode-se observar que todas as lâminas preparadas cumpriram com os critérios de qualidade mencionados.

[191] Produção de um produto compósito de fibra semiacabado com base em uma lâmina

[192] As lâminas fabricadas foram adicionalmente processadas para gerar produtos compósitos de fibra semiacabados através do processo de empilhamento de filme ou processo de fusão direta.

[193] O projeto do sistema para executar os dois processos compreende unidades para a introdução de material, uma unidade de prensa de intervalo com unidade de ligação e impregnação, e também um moinho de rolos a jusante e uma unidade de acabamento a jusante. A unidade para a introdução de material inclui retentores de rolo para as lâminas de poliamida individuais usadas nos respectivos processos, e para os produtos têxteis semiacabados tais como tecidos tecidos ou talagarças depositadas. No caso do processo de fusão direta, também há uma unidade de plastificação presente para a impregnação direta com materiais plásticos fundidos. A unidade de ligação e impregnação em que as lâminas, produtos têxteis semiacabados, e opcionalmente materiais fundidos são unidos é prescrita pela unidade de prensa de intervalo. Sistemas desse tipo são bem conhecidos, vide, a título de exemplo, as publicações de Neue Materialien Fürth GmbH.

[194] As propriedades dos produtos compósitos de fibra semiacabados podem ser distinguidas pelo teste de flexão de três pontos. A título de exemplo, as seguintes composições poliméricas da presente invenção na forma de uma lâmina de espessura de 150 μm, usada como a lâmina de borda modificada 44, são usadas para produzir produtos compósitos de fibra semiacabados com mantas de CF e GF do tipo obtenível, entre outros, junto à Lange e Ritter. A construção de camada alternante é usada no presente documento, sendo que as camadas de lâmina/camadas de polímero remanescentes respectivas são o polímero sem aditivo da fórmula (I). Uma vez que a construção das camadas tiver sido concluída, os materiais são prensados (com o uso de uma prensa disponível junto à Gibitre, o molde é mantido fechado por 3 minutos, com o uso de uma pressão de 0,2 MPa (20 bar) em uma temperatura de 260 °C). Após as peças de compósito de fibra semiacabado terem sido armazenadas por sete dias em condições de temperatura e umidade padrão, as amostras são submetidas a um teste de flexão de três pontos. A Tabela abaixo distingue os produtos semiacabados à base de GF como “OK” se sua resistência à tração for de mais do que 300 MPa, e distingue os produtos semiacabados à base de CF como “OK” se sua resistência à tração for de mais do que 500 MPa.Material 1: tecido de vidro tecido 92140 - FK 800 390Material 2: tecido de vidro tecido 92125 - FK 800 280Material 3: tecido de vidro tecido 92110 - FK 800 163Material 4: tecido de fibra de carbono tecido 02C160K - 4 x 4 fiosMaterial 5: tecido de fibra de carbono tecido 02C245K - 6 x 6 fios

[195] Os materiais 1-5 são obteníveis junto à Lange+ Ritter GmbH, DE

[196] PA2 foi usada para as camadas que não funcionam como lâmina de borda.Tabela 4: resistência à tração de produtos compósitos de fibra semiacabados com base em lâmina

[197] Processo d e produção para componentes híbridos

[198] As modalidades de componentes híbridos são descritas abaixo. As forças de ligação entre o produto compósito de fibra semiacabado e o metal são determinadas após a ligação dessas duas partes através do uso de uma composição polimérica da presente invenção na forma de uma lâmina ou na forma de pó da dita composição polimérica com finura de 99,5 % mais fina do que 100 micrômetros. A aderência, no presente documento, é medida no teste de tração 24 h após a produção.

[199] A produção do compósito é descrita no presente documento. O substrato de metal (substrato 1) é colocado em uma área de nível. Uma lâmina com área de 2,5 cm x 7,5 cm é cortada e colocada nivelada em uma extremidade do metal, cujo comprimento total é de 20 cm. Alternativamente, pó de 100 micrômetros pode ser usado em vez da lâmina, e nesse caso, uma quantidade que leva à espessura desejada é dispersa na área mencionada acima. A área, no presente documento, é coberta com uma máscara de forma tal que a área precisa seja coberta com o peso correto. O segundo substrato (substrato 2) é, então, colocado no material de forma tal que substrato 2 termine precisamente na borda da lâmina ou do pó na área do substrato 1 de 7,5 cm de distância da borda. Visto que o substrato 2, que mede 20 cm, então, da mesma maneira se projeta por 12,5 cm, uma das garras da máquina Zwick pode prender o substrato de metal 1 em um teste de tração, enquanto a outra garra prende o substrato 2.

[200] A força no teste de tensão é medida. Os valores na Tabela, no presente documento, são médias de 3 determinações.

[201] Vários metais comercialmente disponíveis foram usados, sendo que esses são os seguintes produtos obteníveis junto à Rocholl GmbH, DE:Metal 1 Aço de Teste DC04 1,5 mmMetal 2 Aço de Teste galvanizado a quente disponível junto à DOW Metal 3 Aço DC01ZN140 + SiO2Metal 4 Aço DC01ZN140 + SiO2 + HVMetal 5 Aço DC01 ZE 25/25 (eletrogalvanizado)Metal 6 Aço DX 51S + Z275 (galvanizado a quente)Metal 7 Alumínio EN-AW 5754 + SiO2Metal 8 Alumínio EN-AW 5754 + SiO2 + HVMetal 9 Alumínio AW 5754 + Alodine 1227 (cromado)Metal 10 Aço DC 4

[202] Sufixo “SiO2”: superfície silicatizada por meio de deposição pirolítica em uma chama (processo Pyrosil disponível junto à Sura, DE).

[203] Sufixo “HV”: aminossilano modificado disponível junto à Sura, DE, como promotor de aderência.

[204] O produto de fibra semiacabado usado é Tepex® dynalite 102- RG600(x)/47 % variante junto à Lanxess/Bond Laminates, DE. Os materiais com 2 % em peso de aditivo da fórmula (I) foram usados a fim de ilustrar, a título de exemplo, as resistências que podem ser alcançadas.Tabela 5: resistência à tração de componentes híbridos

[205] A abreviação “n.d.” na Tabela acima significa que nenhum valor de resistência pode ser determinado devido ao fato de que, quando o componente híbrido é removido da prensa, esse não exibe aderência, e nenhum teste de resistência à tração pode, portanto, ser executado.

Claims (15)

1. Composição polimérica caracterizada por compreendera) de 50 a 99,7 % em peso de pelo menos um polímero selecionado a partir de poliamidas, misturas dessas e poliaril éter cetonas, eb) de 0,3 a 20 % em peso de um ou mais aditivos da fórmula (I): MaM’bDcD’d (I)em queM = [R3SiO1/2]M' = [R'R2SiO1/2]D = [R2SiO2/2],D‘ = [R‘RSiO2/2]em que cada R é selecionado de modo mutuamente independente a partir do grupo que consiste em H, porções químicas de alquila que têm de 1 a 12 átomos de C e uma porção química de fenila, eR‘ é selecionado a partir de uma porção química das fórmulas (II), (III) ou (IV),em que (II) é uma porção química de alquilamino,

em que x = de 1 a 20, e R" é selecionado a partir de H e uma porção química de alquila que tem de 1 a 12 átomos de C,(111) é uma porção química de (trialcoxissilil)metileno,

em que R" é uma porção química de alquila que tem de 1 a 4 átomos de C,e (IV) é uma porção química de epoxicicloexilalquila,

em que y = de 1 a 4,em que as definições dos índices são conforme a seguir:a = de 0 a 2b = de 0 a 2c = de 10 a 500d = de 0 a 50a + b = 2, eb + d > 2,e em que as proporções de todos os constituintes da composição geram um total de 100 % em peso.

2. Composição polimérica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por R ser metila ou fenila.

3. Composição polimérica, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada por a razão entre a soma dos índices a + c e a soma dos índices b + d, (a+c)/(b+d), estar na faixa de 2 a 50, em particular na faixa de 4 a 20, de modo particularmente preferencial na faixa de 5 a 15.

4. Composição polimérica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada por a definição do índice c ser: c = de 15 a 100, em particular c = de 20 a 50.

5. Composição polimérica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada por(i) no caso em que b = 2, a definição do índice d ser: d = de 0 a 20, em particular d = de 1 a 10; e(ii) no caso em que b = 0, a definição do índice d ser: d = de 2 a 20, em particular d = de 3 a 10.

6. Composição polimérica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada por a composição polimérica compreender de 0,5 a 10 % em peso do aditivo de promoção de aderência.

7. Composição polimérica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada por a poliamida ser selecionada a partir do grupo que compreende homopoliamidas do tipo ácido aminocarboxílico, homopoliamidas do tipo ácido diamina-dicarboxílico, copoliamidas e misturas dessas.

8. Composição polimérica, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada por a poliamida ser selecionada a partir de náilon-6, náilon-6,6, náilon-6,10, náilon-6,12, náilon-10,10, náilon-12 e misturas desses.

9. Componente híbrido caracterizado por compreender metal e composição polimérica, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 8.

10. Componente híbrido, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por, entre o metal e a composição polimérica, a disposição ter pelo menos uma outra camada de uma composição polimérica como promotor de aderência.

11. Lâmina compreendendo uma composição polimérica, como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada por a espessura média da lâmina ser de 10 μm a 600 μm.

12. Lâmina, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada por, pelo menos em regiões na superfície, haver concentração aumentada do aditivo de promoção de aderência da fórmula (I).

13. Produto plástico semiacabado compreendendo pelo menos um polímero selecionado a partir de poliamidas, misturas dessas e poliaril éter cetonas (material plástico), caracterizado por pelo menos uma parte da superfície do material plástico ter sido revestida com pelo menos uma composição polimérica, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 8.

14. Processo para a produção de um produto plástico semiacabado conforme definido na reivindicação 13, caracterizado por compreender as seguintes etapas:a) Fornecer um material plástico;b) Aplicar pelo menos uma camada da composição polimérica, como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 8.

15. Componente híbrido caracterizado por compreender metal e produto plástico semiacabado, como definido na reivindicação 13.

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