ES2136629T5 - Masa de moldeo de polipropileno para la fabricacion de piezas moldeadas con una superficie decorativa. - Google Patents

Abstract

UNA MASA DE MOLDEO A BASE DE PROPILENO QUE CONTIENE UN 0,3 A 3% EN PESO DE FIBRAS DE CARBONO CON UNA LONGITUD DE FIBRAS DE 0,5 A 18 MM, SE PUEDE ELABORAR PIEZAS MOLDEADAS CON SUPERFICIES DECORATIVAS. ESTAS PIEZAS MOLDEADAS ENCUENTRAN APLICACION EN ESPACIOS INTERIORES DE VEHICULOS Y SON APROPIADAS PARA OTRAS APLICACIONES.

Description

Masa de moldeo de polipropileno para la fabricación de piezas moldeadas con una superficie decorativa.

La invención se refiere a una masa de moldeo para la fabricación de piezas moldeadas, cuyas superficies presenten un efecto decorativo particular y que se emplean particularmente en la cavidad interina de los vehículos automóviles.

Las piezas para el revestimiento interior de los vehículos automóviles, tales como los recubrimientos para columnas A, B, C y similares se obtienen, actualmente, frecuentemente mediante moldeo por inyección de termoplásticos. El material preferente, actualmente, es el polipropileno reforzado y coloreado en masa. Por razones ópticas, estas piezas están dotadas con una estructura superficial. Estas estructuras se generan por medio de grabados correspondientes en los útiles de moldeo por inyección. El resultado son piezas moldeadas con una calidad superficial estructurada, coloreada, pero homogénea.

Para cumplir con elevadas exigencias relativas a la óptica y al confort, pueden barnizarse las piezas de revestimiento o forrarse con láminas o con materiales textiles. El forrado se lleva a cabo respectivamente mediante pegamentos. Según el tipo del material de soporte hace falta, además, para la consecución de una buena adherencia, un tratamiento previo de las piezas moldeadas por tratamiento con llama, descarga de corona o similares. Estas etapas individuales del procedimiento significan un coste económico relativamente elevado. Otro inconveniente, relacionado con el anterior, consiste en el comportamiento desfavorable al fogging.

Se entiende por fogging la condensación sobre los cristales de los componentes volátiles (evaporados) de la guarnición interior del vehículo automóvil, particularmente en el parabrisas. La intensidad del fogging depende, naturalmente, de varios factores y de las condiciones térmicas existentes. Ya que los pegamentos contienen, a menudo, porcentajes relativamente elevados de substancias volátiles, las piezas forradas con pegamento representan prácticamente siempre un potencial, que favorece claramente el fogging.

Otro inconveniente puede aparecer en el caso de piezas forradas con pegamento, debido a la libertad de configuración. Debido a la deformabilidad, limitada solo parcialmente, de los productos textiles o bien las láminas durante el proceso de forrado, deben tenerse en consideración, en caso dado, las limitaciones relativas a la ejecución geométrica de las piezas de soporte.

Así pues, el objeto de la invención consistía en encontrar un material, que condujese, mediante moldeo por inyección, a piezas moldeadas, que presentasen un aspecto similar al textil.

En principio, es posible dotar a un polipropileno coloreado, modificado, en caso dado, adicionalmente con de refuerzo, tales como fibras de vidrio o talco y/o elastómeros, de fibras de otro color. Se encontró, que las fibras con buena térmica y mecánica de, por ejemplo, poliéster termoplástico, poliamida o poliacrilonitrilo podían agregarse por mezcla en una cantidad de aproximadamente un 0,5 hasta un 3% al polipropileno y mezclarse con el polímero en extrusoras de forma homogénea. Las placas de ensayo, fabricadas con las mismas y dotadas con una superficie gofrada, mostraron un aspecto similar al textil. Sin embargo, han sido insatisfactorios los ensayos para la fabricación de piezas moldeadas de gran superficie, en las cuales existen, en función de la geometría, largos recorridos del flujo. Esto de debía a una resistencia térmica y mecánica insuficientes de las fibras de poliéster, de poliamida o de poliacrilonitrilo. La temperatura de elaboración, necesaria para el moldeo por inyección del polipropileno, de aproximadamente 230 hasta 270°C, y el cizallamiento del material que se presenta en las máquinas para el moldeo por inyección de husillo, durante la homogeneización y durante el paso a través de los canales calientes y entradas delgadas, conducían a un fuerte deterioro térmico de las fibras. Además, se produjo incluso, en parte, un desprendimiento de la geometría fibrosa debido a estas fuerzas de cizalla, en combinación con la elevada temperatura.

Las fibras orgánicas, tales como la lana y el algodón, se mostraron más resistentes con respecto al cizallamiento. En el caso de una temperatura de elaboración usual se produjeron, sin embargo, ya después de un breve tiempo de residencia en el agregado de moldeo por inyección, cambios de color debido a la solicitación térmica, que condujeron a interrupciones de producción e incluso hasta la coloración marrón y, en parte, a la descomposición.

Se ha encontrado ahora, que la tarea puede resolverse por el empleo de fibras de carbono.

Se conoce el empleo de fibras de carbono, en si mismo, para el refuerzo de polímeros. Usualmente se agregan al polímero cantidades de un 10 hasta un 20% como fibras de carbono cortadas, para conseguir un aumento marcado de las propiedades mecánicas (resistencia a la flexión, etc...).

Así pues, la invención se refiere a una masa de moldeo de polipropileno para la fabricación de piezas moldeadas con un efecto decorativo, que contiene un polímero del propileno, que contiene desde un 10 hasta un 20% en peso de cargas de refuerzo del grupo formado por el talco, la creta, las fibras de vidrio o las bolas de vidrio, y desde un 0,3 hasta un 3% en peso, referido a la masa de moldeo, de fibras de carbono con una longitud de las fibras de 0,5 hasta 18 mm.

El material básico para la masa de moldeo según la invención está constituido por

a)

un 95 hasta un 50, preferentemente un 90 hasta un 70% en peso de polipropileno isotáctico o de polímeros mixtos del propileno con hasta un 15% en peso de etileno, con un índice de fusión MFI 230/5 en el intervalo comprendido desde 1 hasta 95 g/10 minutos,

b)

un 5 hasta un 50, preferentemente un 10 hasta un 30% en peso de polímeros mixtos de tipo caucho y compatibles con polipropileno, y

c)

un 10 hasta un 50, preferentemente un 10 hasta un 40% en peso de cargas de refuerzo del grupo formado por el talco, la creta, las fibras de vidrio o las bolas de vidrio.

Preferentemente, se emplea un homo- o copolímero del propileno con un índice de fusión MFI 230/5 según DIN 53 735 de 1 a 95 g/10 minutos.

Como polímeros mixtos de tipo caucho sirven particularmente polímeros mixtos amorfos, formados por un 30 hasta un 70% en peso de etileno y un 70 hasta un 30% en peso de propileno, terpolímeros, formados por etileno, propileno y hasta un 5% en peso de dienos, preferentemente etilidennorbornenos o 1,4-hexadieno, polímeros mixtos, formados por etileno y un 10 hasta un 45% en peso de acetato de vinilo o copolímeros bloque, formados por estireno y butadieno o estireno e isopreno, que presentan en ambos extremos de las moléculas bloques de poliestireno.

Como cargas de refuerzo se emplean preferentemente el talco, la creta, las fibras de vidrio o las bolas de vidrio.

Como material decorativo se emplean fibras de carbono con una longitud de 0,5 hasta 18 mm, preferentemente de 1 hasta 6 mm. La cantidad a ser adicionada se encuentra comprendida entre 0,5 y un 3%, preferentemente entre un 1 y un 2%, referido a la totalidad de la masa de moldeo.

Además, la masa de moldeo, según la invención, puede contener los aditivos usuales, que facilitan la elaboración y que mejoran las propiedades físicas. Como tales pueden citarse los estabilizantes térmicos y frente a la luz, los antioxidantes, los productos antiestáticos, los lubricantes así como los pigmentos colorantes y los agentes protectores contra la llama. El primer grupo está contenido en la masa de moldeo generalmente en una cantidad de un 0,01 hasta un 5% en peso, calculado sobre la cantidad de polímero (más carga). Las cargas, los pigmentos los colorantes y los agentes protectores contra la llama se emplean en una cantidad según las necesidades.

Las condiciones de elaboración para la masa de moldeo, según la invención, corresponden a aquellas condiciones, que se aplican normalmente en la elaboración de polipropileno. Las temperaturas de elaboración -determinadas de forma inmediata después de la salida de la boquilla- están comprendidas, según el tamaño y la dificultad de la pieza moldeada, en el intervalo desde 240 hasta 280°C. La temperatura del útil se encuentra comprendida, en general, entre 40 y 70°C.

Para la fabricación de piezas moldeadas con una superficie particularmente grande, y difíciles desde el punto de vista técnico y de su elaboración, pueden elegirse también temperaturas de elaboración particularmente elevadas para estos artículos, sin que se produzca una influencia negativa sobre color o sobre las propiedades.

Se obtiene un efecto óptimo con el empleo de los polímeros de coloración clara, preferentemente blanco, gris, azul o marrón. Sobre este efecto puede influirse todavía más, por medio de un tratamiento superficial de las piezas moldeadas. Como procedimientos de elaboración sirven, por ejemplo, el moldeo por inyección, la extrusión y el procedimiento de soplado por extrusión.

Los siguientes ejemplos explicarán la invención:

Ejemplo 1

Se fabricó un revestimiento de una columna-A de un turismo de clase media europeo con una longitud de 1220 mm, una anchura de 76 mm y con un espesor de pared de 2,3 mm mediante moldeo por inyección. El inicio del moldeo por inyección se llevó a cabo de forma central a través de 3 entradas puntuales dispuestas a una distancia respectiva de 12 mm y con un diámetro de 1,5 mm. Para conseguir un relleno impecable del doble útil, a pesar de los largos recorridos de flujo, tenía que trabajarse con una temperatura de fusión de 270 hasta 275°C. Se empleó una máquina para moldear por inyección con una fuerza de cierre de 1300 kN. El diámetro del husillo fue de 90 mm. Las temperaturas ajustadas en el cilindro de moldeo por inyección eran de (empezando en la tolva de alimentación): 240, 260, 280, 280 y 294°C. Ciclo total: 60 segundos.

Como material se empleó un copolímero de polipropileno con un 20% de talco con un MFI 230/5 de 55 g/10 minutos en coloración básica gris claro, al cual se habían agregado un 2% de fibras de carbono con una longitud de 6 mm y un diámetro de 22 \mum. Se consiguió por completo la deseada concordancia óptica del revestimiento de la columna, dotado con un fino gofrado, con el cielo del techo adyacente y forrado con textil. Se dio la seguridad de producción exigida a pesar de la temperatura de fusión relativamente elevada necesaria, incluso en el caso de interrupciones de la producción no se produjo ninguna desviación de color causada por el aporte de fibras, ni una alteración de las propiedades.

Ejemplo 2

Para la fabricación de un bolso de puerta de un turismo, con una rejilla integrada para un altavoz, se empleó un copolímero de polipropileno reforzado con un 15% de fibras de vidrio cortas con una coloración básica marrón claro y con un aporte de un 1% en peso de fibras de carbono con una longitud de fibra de 3 mm y con un diámetro de 8 \mum. Debido a la configuración difícil de la rejilla y las condiciones difíciles, desde el punto de vista técnico, del moldeo por inyección que conlleva (almas delgadas, largos recorridos de flujo, un gran número de costuras de unión) hacían falta temperaturas en la masa mayores que 265°C. No se produjo en las piezas acabadas ninguna influencia negativa sobre la buena resiliencia exigida. Incluso en el caso de una variación de temperatura y del tiempo de elaboración no pudo apreciarse ningún cambio de color causado por el aporte de fibras.

Ejemplo 3

Para la obtención de una carcasa para una máquina de café se empleó un homopolímero de polipropileno con un 10% en talco y un 1% de fibras de carbono con una longitud de fibra de 1 mm y con un diámetro de
8 \mum, con una coloración básica marrón claro. La carcasa se obtiene en una sola pieza, el fondo y la tapa están unidos con la parte central a través de charnelas de película. Estas charnelas de películas representan claros obstáculos, desde el punto de vista técnico de moldeo por inyección, cuya solución es muy difícil. Por ello se eligió un polipropileno con un MFI 230/5 de 85 g/10 minutos y una temperatura en la masa de 265°C. En este caso pudo rellenarse el útil sin problemas. A pesar de la temperatura en la masa relativamente elevada y del cizallamiento de material, que se produce en los puntos estrechos de la charnela de película no se produjeron cambios del color ni daños en el material.

Ejemplo 4

En una planta de soplado por extrusión (diámetro de husillo 45 mm) se fabricaron manillares para la cavidad interna de vehículos industriales. Como material se empleó un copolímero de polipropileno de elevado peso molecular con un MFI 230/5 = 0,5 g/10 minutos de coloración básica blanca, al cual se le agregó, por mezcla, un 0,5% en peso de fibras de carbono con una longitud de las fibras de 18 mm y con un diámetro de 12 \mum. La temperatura en la masa fue de 220°C. Las fibras tenían, en función del procedimiento, una orientación preferente en sentido longitudinal (sentido de descarga de la fusión). Esta orientación proporcionó, en combinación con una estructura fina superficial, un claro efecto decorativo.

Claims (5)

1. Masa de moldeo de polipropileno para la fabricación de piezas moldeadas con un aspecto similar al textil, que contiene un polímero de propileno, que contiene desde un 120 hasta un 20% en peso de cargas de refuerzo del grupo formado por el talco, la creta, las fibras de vidrio y las bolas de vidrio y desde un 0,3 hasta un 3% en peso, referido a la masa de moldeo, de fibras de carbono con una longitud de las fibras desde 0,5 hasta 18 mm.

2. Masa de moldeo, caracterizada porque está constituida por

a)

un 95 hasta un 50% en peso de polipropileno isotáctico o de polímeros mixtos de propileno con hasta un 10% en peso de etileno, con un índice de fusión MFI 230/5 en el intervalo comprendido desde 1 a 95 g/10 minutos,

b)

un 5 hasta un 50% en peso de polímeros mixtos de tipo caucho, compatibles con polipropileno,

c)

un 10 hasta un 50% en peso de cargas de refuerzo del grupo formado por el talco, la creta, las fibras de vidrio o las bolas de vidrio, y

d)

un 0,3 hasta un 3% en peso, referido a la suma a) + b) + c), de fibras de carbono con una longitud de las fibras desde 0,5 hasta 18 mm.

3. Masa de moldeo según la reivindicación 2, caracterizada porque está constituida por

a)

un 90 hasta un 70% en peso de polipropileno isotáctico o de polímeros mixtos de propileno con hasta un 10% en peso de etileno, con un índice de fusión MFI 230/5 en el intervalo comprendido desde 1 a 95 g/10 minutos,

b)

un 10 hasta un 30% en peso de polímeros mixtos de tipo caucho, compatibles con polipropileno,

c)

un 10 hasta un 40% en peso de cargas de refuerzo del grupo formado por el talco, la creta, las fibras de vidrio o las bolas de vidrio, y

d)

un 0,3 hasta un 3% en peso, referido a la suma a) + b) + c), de fibras de carbono con una longitud de las fibras desde 0,5 hasta 18 mm.

4. Masa de moldeo según la reivindicación 1, caracterizada porque la carga de refuerzo es el talco.

5. Masa de moldeo según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque el polímero del propileno presenta una coloración blanca, gris, azul o marrón.