ES2257440T3 - Material compuesto en capas de resina endurecidas previamente de diferente manera. - Google Patents

Abstract

Material compuesto en capas que contiene un soporte de un polímero termoplástico, una capa intermedia dispuesta sobre el mismo, asimismo de un polímero termoplástico, y una capa termoendurecida aplicada sobre la capa intermedia, colocándose entre el soporte y la capa intermedia otra capa (a) de resina con un grado de endurecimiento de al menos un 20% y entre la capa intermedia y la capa termoendurecida una capa (c) de resina con un grado de endurecimiento de al menos un 60%.

Description

Material compuesto en capas de resina endurecidas previamente de diferente manera.

La presente invención se refiere a un material compuesto en capas, que contiene un soporte de un polímero termoplástico, una capa intermedia dispuesta sobre el mismo, asimismo de un polímero termoplástico, y una capa termoendurecida aplicada sobre la capa intermedia, colocándose entre el soporte y la capa intermedia otra capa (a) de resina con un grado de endurecimiento de al menos un 20% y entre la capa intermedia y la capa termoendurecida una capa (c) de resina con un grado de endurecimiento de al menos un 60%.

Adicionalmente, la presente invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de este material compuesto en capas y a su uso para la fabricación de muebles, revestimientos de suelo, paneles de pared, aparatos domésticos o de cuerpos moldeados en la industria eléctrica, de la construcción o del automóvil.

Los materiales compuestos en capas conocidos hasta ahora, que se utilizan en particular en la industria del mueble o de los aparatos domésticos, se componen fundamentalmente de una capa soporte de madera o de fibras de madera o de papeles individuales prensados bajo adición de resina, sobre la que se aplican, por efecto del calor y la presión, capas de decoración así como otras capas termoendurecidas, denominadas revestimientos. Las capas de decoración usadas a este respecto presentan frecuentemente vetas de madera, metal o mármol. Se usan las capas de decoración en muchos casos junto con las capas termoendurecidas aplicadas sobre las mismas como los denominados laminados.

Sin embargo, los materiales compuestos en capas de este tipo presentan el inconveniente de que presentan una cierta sensibilidad frente a la humedad que penetra desde los bordes hasta la capa en el núcleo, porque tanto la madera como las fibras de madera o los papeles individuales tienden al hinchamiento por acción de la humedad. Además, sólo pueden deformarse los materiales compuestos en capas de este tipo con un esfuerzo relativamente elevado.

Para numerosas aplicaciones industriales, por ejemplo en la industria del automóvil o la industria eléctrica, se necesitan como materiales de superficie materias primas que deberían presentar por un lado una elevada resistencia a la compresión y por otro lado una resistencia a las altas temperaturas relativamente elevada y además poderse decorar bien de forma decorativa.

En la fabricación de muebles se utilizan ya desde hace tiempo materiales de superficie, dando varias capas, entre otras, una capa soporte, una capa de decoración y una capa termoendurecida colocada encima de la misma, con ayuda de otras capas compuestas, por ejemplo de papel o de láminas adhesivas, como resultado un material compuesto en capas. Sin embargo, un material compuesto en capas de este tipo es muy costoso de fabricar, presenta frecuentemente una proporción en formaldehído elevada y muestra un comportamiento de hinchamiento desfavorable.

Se conoce del documento DE-A 197 22 339 un material compuesto en capas que contiene una capa soporte de polipropileno, una capa de decoración dispuesta sobre la misma y una capa termoendurecida aplicada sobre la capa de decoración. Adicionalmente, el documento DE-A 198 58 173 describe un material compuesto en capas a partir de una capa soporte de otros polímeros termoplásticos diferentes, tal como por ejemplo de determinados copolímeros del estireno o de polioximetileno o de poli(tereftalato de butileno), así como de una capa de decoración aplicada sobre la misma y de una capa termoendurecida colocada sobre ésta. Los materiales compuestos en capas de este tipo a partir de una capa soporte de polímeros termoplásticos destacan frente a los materiales compuestos en capas convencionales con capas soporte de madera, fibras de madera o papel, entre otros, por una elevada resistencia a las altas temperaturas y a la humedad, una mejor resistencia mecánica y una procesabilidad más fácil. Sin embargo, a causa de una cierta rigidez y fragilidad de las capas de polímeros individuales, los materiales compuestos en capas conocidos de los documentos DE-A 197 22 339 y DE-A 198 58 173 también muestran además ciertos inconvenientes en el tratamiento y la deformación, en particular, en la deformación tridimensional para dar piezas para el sector del automóvil, doméstico o eléctrico.

Es objeto del documento DE-A 199 27 549 un material compuesto en capas a partir de un soporte de un polímero termoplástico, una capa intermedia dispuesta sobre el mismo y una capa termoendurecida aplicada sobre la capa intermedia, componiéndose la capa intermedia de un plástico termoplástico como material compuesto. El material compuesto en capas descrito en esta publicación para información de solicitud de patente puede deformarse muy bien y presenta, entre otros, una elevada estabilidad mecánica.

Sin embargo, los materiales compuestos en capas conocidos hasta ahora presentan el inconveniente de que durante el proceso de fabricación el grado de endurecimiento completo de las capas endurecidas previamente, es decir, las capas termoendurecidas en el lado de la herramienta más frío, se alcanza mucho después que en el lado de la herramienta más caliente, en el que se encuentra el material de soporte, ya que la cantidad de calor necesaria para el proceso de endurecimiento debe transferirse sólo mediante conducción térmica desde el soporte en dirección a la capa termoendurecida. Esto tiene como consecuencia una prolongación notable del proceso de fabricación, para garantizar un endurecimiento completo de la superficie del material compuesto en capas en el que se encuentra la capa termoendurecida. Entonces, el tiempo de endurecimiento necesario para esto en los denominados materiales compuestos en capas puede acortarse sólo cuando se utilizan capas ya endurecidas, lo que, sin embargo, conduciría a una deformabilidad más baja de los materiales compuestos en capas.

Por tanto, la presente invención se basó en la tarea de remediar los inconvenientes descritos y de proporcionar un material compuesto en capas mejorado, que presenta, entre otros, una rigidez y una resistencia al choque elevadas, destaca por una calidad de superficie buena y además, en particular, es endurecible más fácil y rápidamente en la superficie y al mismo tiempo deformable en el interior.

Según esto, se encontró un material compuesto en capas mejorado que contiene un soporte de un polímero termoplástico, una capa intermedia dispuesta sobre el mismo, asimismo de un polímero termoplástico, y una capa termoendurecida aplicada sobre la capa intermedia, colocándose entre el soporte y la capa intermedia otra capa (a) de resina con un grado de endurecimiento de al menos un 20% y entre la capa intermedia y la capa termoendurecida una capa (c) de resina con un grado de endurecimiento de al menos un 60%.

Tras una modificación del material compuesto en capas según la invención, éste puede contener entre la capa intermedia y la capa (c) de resina con un grado de endurecimiento de al menos un 60% otra capa (b) de resina con un grado de endurecimiento de al menos un 20% dispuesta sobre la capa intermedia y sobre esta capa (b) de resina otra capa de decoración.

Adicionalmente, puede recomendarse que se seleccionen las capas de resina individuales de tal manera que ascienda el grado de endurecimiento de las capas (a), dado el caso (b) y (c) de resina individuales desde el soporte en dirección a la capa termoendurecida. Se entiende por grado de endurecimiento, el grado de resistencia y estabilidad máximas que puede alcanzarse mediante el endurecimiento de la resina, que se correlaciona también con la reactividad de la resina.

El material del soporte puede contener de un 1 a un 60, preferiblemente de un 5 a un 50, especialmente preferible de un 10 a un 40% en peso, con respecto al peso total del soporte, de materiales de relleno fortalecedores, tales como por ejemplo sulfato de bario, hidróxido de magnesio, talco con un tamaño de partícula promedio en el intervalo de desde 0,1 hasta 10 mm, medido según la norma DIN 66 115, madera, lino, tiza, fibras de vidrio, fibras de vidrio recubiertas, fibras de vidrio largas o cortas, bolas de vidrio o mezclas de éstos. Además, pueden añadirse al material del soporte adicionalmente los aditivos habituales tales como estabilizadores de la luz, de UV y térmicos, pigmentos, hollines, lubricantes, ignifugantes, agentes expansivos y similares en las cantidades habituales y necesarias.

Como polímeros termoplásticos, que forman el soporte, se consideran, entre otros, polipropileno, polietileno, poli(cloruro de vinilo), polisulfonas, poliétercetonas, poliéster, policicloolefinas, poliacrilato y polimetacrilato, poliamida, policarbonato, poliuretano, poliacetales tales como por ejemplo polioximetileno, poli(tereftalato de butileno) y poliestirenos. A este respecto pueden usarse tanto homopolímeros como copolímeros de estos polímeros termoplásticos. Preferiblemente, la capa soporte se compone junto con los materiales de relleno fortalecedores además de polipropileno, polioximetileno, poli(tereftalato de butileno) o de poliestireno, en particular de copolímeros del estireno con partes secundarias de uno o más comonómeros tales como por ejemplo butadieno, \alpha-metilestireno, acrilonitrilo, vinilcarbazol así como ésteres del ácido acrílico, metacrílico o itacónico. El soporte del material compuesto en capas según la invención puede contener productos reciclados de estos polímeros termoplásticos.

A este respecto, deben entenderse por la denominación polioximetileno, homo y copolímeros de aldehídos, por ejemplo de formaldehído, y de acetales cíclicos, que contienen los enlaces carbono-oxígeno que se repiten en la molécula y presentan un índice de fluidez (MFR), según la norma ISO 1133, a 230ºC y bajo un peso de 2,16 kg, de desde 5 hasta 40 g/10 min, especialmente, de desde 5 hasta 30 g/10 min.

El poli(tereftalato de butileno) usado de manera preferida es un producto de la esterificación de ácido tereftálico con butilenglicol de elevado peso molecular y con un índice de fluidez (MFR), según la norma ISO 1133, a 230ºC y bajo un peso de 2,16 kg, de desde 5 hasta 50 g/10 min, especialmente, de desde 5 hasta 30 g/10 min.

Se consideran como copolímeros del estireno en particular copolímeros con hasta un 45% en peso, preferiblemente con hasta un 20% en peso de acrilonitrilo polimerizado. Los copolímeros de estireno y acrilonitrilo (SAN) de este tipo presentan un índice de fluidez (MFR), según la norma ISO 1133, a 230ºC y bajo un peso de 2,16 kg, de desde 1 hasta 25 g/10 min, especialmente, de desde 4 hasta 20 g/10 min.

Asimismo, otros copolímeros del estireno utilizados de manera preferida contienen hasta un 35% en peso, especialmente, hasta un 20% en peso de acrilonitrilo polimerizado y hasta un 35% en peso, especialmente, hasta un 30% en peso de butadieno polimerizado. El índice de fluidez (MFR) de este tipo de copolímeros de estireno, acrilonitrilo y butadieno (ABS), según la norma ISO 1133, a 230ºC y bajo un peso de 2,16 kg, está en el intervalo de desde 1 hasta 40 g/10 min, especialmente, en el intervalo de desde 2 hasta 30 g/10 min.

Como materiales para el soporte se utilizan en particular también poliolefinas tales como polietileno o polipropileno, utilizándose la última de manera preferida. A este respecto, por la denominación polipropileno deben entenderse tanto homo como copolímeros del propileno. Los copolímeros del propileno contienen, en cantidades secundarias, monómeros copolimerizables con propileno, por ejemplo alqu-1-enos C_{2}-C_{8} tales como, entre otros, etileno, but-1-eno, pent-1-eno o hex-1-eno. También pueden usarse dos o más comonómeros diferentes.

Son materiales de soporte especialmente apropiados, entre otros, los homopolímeros del propileno o copolímeros del propileno con hasta un 50% en peso de otros alqu-1-enos polimerizados con hasta 8 átomos de C. A este respecto, los copolímeros del propileno son copolímeros estadísticos o copolímeros por bloques o de impacto. Siempre que los copolímeros del propileno se construyen estadísticamente, contienen en general hasta un 15% en peso, preferiblemente hasta un 6% en peso de otros alqu-1-enos con hasta 8 átomos de C, especialmente, etileno, but-1-eno o una mezcla de etileno y but-1-eno.

Los copolímeros por bloques o de impacto del propileno son polímeros en los que, en la primera etapa, se produce un homopolímero de propileno o un copolímero estadístico del propileno con hasta un 15% en peso, preferiblemente hasta un 6% en peso de otros alqu-1-enos con hasta 8 átomos de C y luego, en la segunda etapa, polimeriza además un copolímero de propileno - etileno con contenidos de etileno de desde un 15 hasta un 80% en peso, pudiendo contener adicionalmente el copolímero de propileno - etileno otros alqu-1-enos C_{4}-C_{8} adicionales. Por regla general, se polimeriza tanto copolímero de propileno - etileno, que el copolímero generado en la segunda etapa presenta en el producto final un porcentaje de desde un 3 hasta un 60% en peso.

Puede efectuarse la polimerización para la producción de polipropileno por medio de un sistema de catalizador de Ziegler-Natta. A este respecto, se usan en particular sistemas de catalizador tales que presentan además de un componente a) sólido que contiene titanio, adicionalmente cocatalizadores b) en forma de compuestos orgánicos de aluminio y compuestos c) donadores de electrones.

Sin embargo, también pueden utilizarse sistemas de catalizador a base de compuestos metaloceno o a base de complejos metálicos activos en la polimerización.

Especialmente, los sistemas de catalizador de Ziegler-Natta habituales contienen un componente sólido que contiene titanio, entre otros, haluros o alcoholes del titanio tri o tetravalente, además un compuesto de magnesio que contiene halógeno, óxidos inorgánicos tales como por ejemplo gel de sílice, como soporte, así como compuestos donadores de electrones. En particular, se tienen en cuenta como tales los derivados del ácido carboxílico tales como cetonas, éteres, alcoholes o compuestos orgánicos de silicio.

Puede producirse el componente sólido de titanio según métodos en sí conocidos. Se describen ejemplos de los mismos, entre otros, en los documentos EP-A 45 975, EP-A 45 977, EP-A 86 473, EP-A 171 200, GB-A 2 111 066, US-A 4 857 613 y US-A 5 288 824. Se aplica de manera preferida el procedimiento del documento DE-A 195 29 240.

Compuestos b) de aluminio apropiados son también, además del trialquilaluminio, aquellos compuestos en los que se sustituye un grupo alquilo por un grupo alcoxilo o por un átomo de halógeno, por ejemplo por cloro o bromo. Los grupos alquilo pueden ser iguales o diferentes entre sí. Se consideran grupos alquilo lineales o ramificados. Se usan de manera preferida compuestos de trialquilaluminio cuyos grupos alquilo presentan de 1 a 8 átomos de C respectivamente, por ejemplo, trimetilaluminio, trietilaluminio, tri-iso-butilaluminio, trioctilaluminio o metildietilaluminio o mezclas de los mismos.

Por regla general, además del compuesto b) de aluminio se usa como cocatalizador adicional compuestos c) donadores de electrones tales como ácidos carboxílicos mono o polifuncionales, anhídridos de ácido carboxílico o ésteres de ácido carboxílico, además de cetonas, éteres, alcoholes, lactonas así como compuestos orgánicos de silicio y de fósforo, pudiendo ser los compuestos c) donadores de electrones iguales a o diferentes de los compuestos donadores de electrones utilizados en la producción del componente a) sólido que contiene titanio.

En lugar de sistemas de catalizador de Ziegler-Natta también pueden usarse para la producción de polipropileno compuestos metaloceno o complejos metálicos activos en la polimerización.

Aquí, deben entenderse por metalocenos compuestos complejos de metales de subgrupos de la tabla periódica con ligandos orgánicos, que dan lugar a sistemas de catalizador eficaces junto con compuestos que forman iones metaloceno. En un uso para la producción de polipropileno los complejos metaloceno se encuentran por regla general soportados en el sistema de catalizador. Se utilizan frecuentemente como soporte óxidos inorgánicos, pero también pueden utilizarse soportes orgánicos en forma de polímeros, por ejemplo poliolefinas. Se prefieren los óxidos inorgánicos
descritos anteriormente, que también se usan para la producción de componentes a) sólidos que contienen titanio.

Los metalocenos utilizados habitualmente contienen, como átomo central, titanio, circonio o hafnio, prefiriéndose circonio. En general, el átomo central se une a través de un enlace p a al menos un grupo ciclopentadienilo, por regla general sustituido, así como a otros sustituyentes. Los otros sustituyentes pueden ser restos orgánicos, halógenos o hidrógeno, prefiriéndose flúor, cloro, bromo o yodo o un grupo alquilo C_{1}-C_{10}. El grupo ciclopentadienilo también puede ser parte de un sistema heteroaromático correspondiente.

Los metalocenos preferidos contienen átomos centrales que se unen a través de dos enlaces p iguales o diferentes a dos grupos ciclopentadienilo sustituidos, prefiriéndose especialmente aquellos en los que los sustituyentes de los grupos ciclopentadienilo están unidos a ambos grupos ciclopentadienilo. Se prefieren especialmente complejos cuyos grupos ciclopentadienilo sustituidos o no sustituidos están sustituidos adicionalmente en dos átomos de C contiguos por grupos cíclicos, pudiendo también estar integrados los grupos cíclicos en un sistema heteroaromático.

También son metalocenos preferidos aquellos que contienen solamente un grupo ciclopentadienilo sustituido o no sustituido, pero que al menos está sustituido con un resto que también está unido al átomo central.

Compuestos metaloceno apropiados son por ejemplo

dicloruro de etilenbis(indenil)circonio,

dicloruro de etilenbis(tetrahidroindenil)circonio,

dicloruro de difenilmetilen-9-fluoroenilciclopentadienilcirconio,

dicloruro de dimetilsilandiilbis(3-terc-butil-5-metilciclopentadienil)circonio,

dicloruro de dimetilsilandiil(2-metil-4-azapentalen)(2-metil-4(4’-metilfenil)-indenil)circonio,

dicloruro de dimetilsilandiil(2-metil-4-tiopentalen)(2-etil-4(4’-terc-butilfenil)-indenil)circonio,

dicloruro de etandiil(2-etil-4-azapentalen)(2-etil-4(4’-terc-butilfenil)-indenil)circonio,

dicloruro de dimetilsilandiilbis(2-metil-4-azapentalen)circonio,

dicloruro de dimetilsilandiilbis(2-metil-4-tiopentalen)circonio,

dicloruro de dimetilsilandiilbis(2-metilindenil)circonio,

dicloruro de dimetilsilandiilbis(2-metilbencindenil)circonio,

dicloruro de dimetilsilandiilbis(2-metil-4-fenilindenil)circonio,

dicloruro de dimetilsilandiilbis(2-metil-4-naftilindenil)circonio,

dicloruro de dimetilsilandiilbis(2-metil-4-isopropilindenil)circonio o

dicloruro de dimetilsilandiilbis(2-metil-4,6-diisopropilindenil)circonio así como los compuestos de dimetilcirconio correspondientes.

Los compuestos metaloceno o bien se conocen o bien se obtienen por métodos en sí conocidos. Para la catálisis, también pueden utilizarse mezclas de los compuestos metaloceno de este tipo, además de los complejos metaloceno descritos en el documento EP-A 416 815.

Adicionalmente, los sistemas de catalizador de metaloceno contienen compuestos que forman iones metaloceno. Son apropiados los ácidos de Lewis fuertes, neutros, compuestos iónicos con cationes ácidos de Lewis o compuestos iónicos con ácidos de Brönsted como catión. A este respecto son ejemplos el tris(pentafluorofenil)borano, tetrakis(pentafluorofenil)borato o sales del N,N-dimetilanilinio. Asimismo, son compuestos formadores de iones metaloceno adecuados los compuestos alumoxano cíclicos o de cadena abierta. Estos se producen habitualmente mediante la reacción de trialquilaluminio con agua y, por regla general, se encuentran como mezclas de diferentes moléculas de cadena larga tanto lineales como cíclicas.

Además, los sistemas de catalizador de metaloceno pueden contener compuestos metalorgánicos de los metales de los grupos principales I, II o III de la tabla periódica, tales como n-butillitio, n-butil-n-octilmagnesio o tri-iso-butilaluminio, trietilaluminio o trimetilaluminio.

Se realiza la producción del polipropileno usado para la capa de soporte mediante la polimerización en al menos una, frecuentemente en dos o incluso más zonas de reacción conectadas en serie (cascada de reactores), en la fase gaseosa, en una suspensión o en una fase líquida (fase voluminosa). Pueden utilizarse los reactores habituales usados para la polimerización de alqu-1-enos C_{2}-C_{8}. Son reactores apropiados, entre otros, la caldera con agitación, reactores de bucle o reactores de lecho fluidizado que se hacen funcionar continuamente. El tamaño de los reactores no es significativo a este respecto. Depende de la cantidad de producción que debe conseguirse en la(s) zona(s) de reacción individual(es).

Se usan como reactores en particular reactores de lecho fluidizado así como reactores de lecho de polvo agitados horizontal o verticalmente. El lecho de reacción se compone en general del producto polimerizado de alqu-1-enos C_{2}-C_{8} que se polimeriza en el reactor respectivo.

La polimerización para la producción del polipropileno usado como capas de soporte se planea en condiciones de reacción habituales a temperaturas de desde 40 hasta 120ºC, especialmente de desde 50 hasta 100ºC y presiones de desde 10 hasta 100 bar, especialmente de desde 20 hasta 50 bar.

Los polipropilenos usados como soporte presentan por regla general un índice de fluidez (MFR), según la norma ISO 1133, de desde 0,1 hasta 200 g/10 min, especialmente de desde 0,2 hasta 100 g/10 min, a 230ºC y bajo un peso de 2,16 kg.

En el material compuesto en capas según la invención también pueden usarse como soporte mezclas, es decir, mezclas de diferentes polímeros termoplásticos, por ejemplo mezclas de un copolímero del estireno con acrilonitrilo y un copolímero de butadieno y acrilonitrilo.

Según la invención, el material compuesto en capas contiene, entre el soporte y la capa intermedia, una capa (a) de resina con un grado de endurecimiento de al menos un 20%, especialmente de al menos un 30% y especialmente preferible de al menos un 40%. En la capa (a) de resina pueden utilizarse las resinas útiles en la tecnología de plásticos. Entre ellas figuran, entre otras, resinas acrílicas, resinas de fenol, resinas de urea o resinas de melamina. Se usan preferiblemente para la capa (a) de resina, especialmente resinas de fenol o resinas de urea. La capa (a) de resina presenta preferiblemente un grado de impregnación con resina de desde un 50% hasta un 300%, especialmente de desde un 100% hasta un 250% y un espesor de desde 0,001 hasta 1,0 mm, especialmente de desde 0,01 hasta 0,08 mm.

En el material compuesto en capas según la invención, sobre la capa (a) de resina, se pone como capa intermedia otra capa de un plástico termoplástico como material compuesto, preferiblemente del mismo plástico termoplástico que el soporte, mejorándose con ello especialmente la adherencia entre el soporte y la capa intermedia. La capa intermedia se encuentra en particular como lámina delgada o, si no, como tejido o vellón delgado con un espesor de desde 0,001 hasta 1,0 mm, especialmente de desde 0,005 hasta 0,3 mm. Como materiales para la capa intermedia se tienen en cuenta los mismos plásticos termoplásticos, tal como ya se han descrito para el soporte, es decir, en particular polipropileno y polietileno, polímeros del estireno, polioximetileno o poli(tereftalato de butileno).

También puede usarse como capa intermedia un vellón o un tejido impregnado con resina o una lámina impregnada con resina de un plástico termoplástico. Para ello, se usan como resinas especialmente resinas de acrilato, resinas de fenol, resinas de urea o resinas de melamina. A este respecto, el grado de impregnación con resina puede ascender hasta un 300%, lo que significa que prácticamente toda la superficie de la capa intermedia se cubre varias veces con resina. El grado de impregnación con resina es preferiblemente de un 50 a un 150%, especialmente de un 80 a un 120%. El peso de la capa intermedia por m^{2} está en el intervalo de desde 15 hasta 150 g, especialmente en el intervalo de desde 30 hasta 60 g.

El material compuesto en capas según la invención, según una conformación preferida, puede contener entre la capa intermedia y la capa (c) de resina con un grado de endurecimiento de al menos un 60% otra capa (b) de resina con un grado de endurecimiento de al menos un 20% dispuesta sobre la capa intermedia y sobre esta capa (b) de resina, otra capa de decoración.

La capa (b) de resina presenta un grado de endurecimiento de al menos un 20%, especialmente de al menos un 40% y especialmente preferible de al menos un 60%. Asimismo, en la capa (b) de resina pueden utilizarse las resinas útiles en la tecnología de plásticos. Entre ellas figuran, entre otras, resinas acrílicas, resinas de fenol, resinas de urea o resinas de melamina. Se usan preferiblemente para la capa (b) de resina, especialmente resinas de fenol y resinas de urea. La capa b) de resina presenta preferiblemente un espesor de desde 0,001 hasta 1,0 mm, especialmente de desde 0,01 hasta 0,08 mm. El grado de impregnación con resina de la capa b) de resina es preferiblemente de un 50% a un 300%, especialmente de un 100% a un 300%.

La capa de decoración puede componerse de un material plástico que presenta un estampado o una coloración o ambos combinados, por ejemplo en forma de un laminado final. Sin embargo, la capa de decoración puede construirse también a partir de papel o de un tejido o de un material similar al papel o similar al tejido o similar a la madera o similar al metal. Serían ejemplos de los mismos, capas de decoración a partir de un material semejante al aluminio o de un material semejante al acero inoxidable o, si no, a partir de un material semejante al cuero, la seda, la madera, el corcho o el linóleo. Asimismo, la capa de decoración puede impregnarse con resina con resinas acrílicas, de fenol, de urea o de melamina, pudiendo ser el grado de impregnación con resina de un 50 a un 300%, especialmente de un 100 a un 300% con respecto al peso de la capa de decoración. El peso de la capa de decoración está habitualmente en el intervalo de desde 10 hasta 200 g por m^{2}, especialmente en el intervalo de desde 25 hasta 150 g por m^{2} y especialmente preferible en el intervalo de desde 50 hasta 130 g por m^{2}.

Adicionalmente, el material compuesto en capas según la invención contiene o bien sobre la capa intermedia o bien, si no, sobre la capa de decoración, otra capa (c) de resina con un grado de endurecimiento de al menos un 60%, especialmente de al menos un 80% y especialmente preferible de al menos un 90%. En la capa (c) de resina pueden usarse las resinas útiles en la tecnología de plásticos, entre otras, resinas acrílicas, resinas de fenol, resinas de urea o resinas de melamina. Se utilizan preferiblemente en la capa (c) de resina especialmente resinas de melamina o resinas acrílicas. La capa (c) de resina presenta un espesor de preferiblemente de 0,001 a 1,0 mm, especialmente de 0,01 a 0,8 mm. Su grado de impregnación con resina es en general de un 50% a un 300%, preferiblemente de un 100% a un 300%.

La capa termoendurecida (revestimiento) dispuesta sobre la capa (c) de resina que forma la superficie del material compuesto en capas según la invención, se compone preferiblemente de un material plástico termoestable, por ejemplo de un papel impregnado con resina acrílica, resina de fenol, resina de melamina o resina de urea, que se reticula por acción de la presión o del calor durante la fabricación del material compuesto en capas. El peso de la capa termoendurecida (revestimiento) está habitualmente en el intervalo de desde 10 hasta 300 g por m^{2}, especialmente en el intervalo de desde 15 hasta 150 g por m^{2} y especialmente preferible en el intervalo de desde 20 hasta 70 g por m^{2}.

La capa termoendurecida (revestimiento) también puede disponerse opcionalmente como laminado final en una cara o en ambas caras sobre la capa (c) de resina. También es posible aplicar un laminado final sobre la capa intermedia, el cual se compone de la capa de decoración, la capa (c) de resina y del revestimiento.

El espesor total del material compuesto en capas según la invención está en el intervalo de desde 1 mm hasta 100 mm, preferiblemente en el intervalo de desde 1 hasta 20 mm, especialmente en el intervalo de desde 1,5 hasta 10 mm, suprimiéndose sobre el soporte al menos un 80%, preferiblemente al menos un 90% del espesor total.

La fabricación de los materiales compuestos según la invención puede efectuarse según un procedimiento en el que los materiales para la capa intermedia, dado el caso la capa de decoración y la capa termoendurecida así como las capas (a), dado el caso (b) y (c) de resina, respectivamente se encuentran en forma de formaciones delgadas y planas y posteriormente se unen con el material para el soporte a temperaturas de desde 150 hasta 300ºC, especialmente de desde 160 hasta 280ºC. A este respecto, pueden utilizarse preferiblemente la capa intermedia, dado el caso la capa de decoración y la capa termoendurecida (revestimiento) así como las capas (a), dado el caso (b) y (c) de resina también juntas en forma de un laminado final, el cual, asimismo, se encuentra como formación plana.

Adicionalmente, es posible en primer lugar unir entre sí la capa intermedia, dado el caso la capa de decoración y la capa termoendurecida así como las capas de resina que están entre las mismas mediante inmersión en un baño adhesivo o mediante la utilización de cintas adhesivas delgadas en una prensa, preferiblemente en una prensa de cinta doble, y posteriormente aplicar este compuesto sobre el soporte. A este respecto, también puede recomendarse en segundo lugar moldear bidimensionalmente el compuesto a partir de capa intermedia, dado el caso capa de decoración y capa termoendurecida así como las capas de resina que están entre ellas, mediante un procedimiento de embutido profundo o un moldeado directo, por ejemplo en un molde de inyección, y combinarlo luego con el plástico termoplástico que debe formar el soporte, mediante inyección trasera, extrusión, sellado o prensado térmico. A este respecto, en el caso de que el soporte y la capa intermedia se compongan respectivamente de plásticos termoplásticos idénticos, se observa una adherencia muy elevada entre ambas capas.

Además, el procedimiento para la fabricación del material compuesto en capas según la invención puede variarse de manera que el material compuesto en capas se moldee tridimensionalmente según un proceso térmico precedente a temperaturas de desde 150 hasta 300ºC, especialmente de desde 150 hasta 250ºC y especialmente preferible de desde 160 hasta 200ºC. De esta forma pueden producirse, entre otros, cuerpos moldeados para la industria eléctrica, de la construcción o del automóvil.

Además, el material compuesto en capas según la invención puede fabricarse de manera que la unión de la capa termoendurecida con la capa intermedia, dado el caso de la capa de decoración y el soporte así como las capas (a), dado el caso (b) y (c) de resina que están entre ellas se realice mediante procedimientos de tratamiento habituales en la industria de plásticos. A este respecto, son procedimientos de tratamiento habituales, entre otros, el moldeo por inyección, la extrusión, el sellado o el prensado térmico de las capas individuales.

En el moldeo por inyección se moldean previamente las capas individuales, o sea, el soporte, la capa intermedia, dado el caso la capa de decoración y la capa termoendurecida así como las capas (a), dado el caso (b) y (c) de resina que están entre las mismas o bien directamente mediante un procedimiento de embutido profundo y posteriormente se tratan juntas por recubrimiento con plástico en un molde de inyección, o bien si no directamente se moldean juntas sólo en el molde de inyección y se someten a inyección trasera. Esto puede ocurrir tanto en una cara como en ambas caras, disponiéndose en el último caso la capa intermedia, dado el caso la capa de decoración, la capa termoendurecida así como las capas (a), dado el caso (b) y (c) de resina que están entre ellas a ambos lados del soporte. Este proceso de moldeo por inyección se efectúa habitualmente a temperaturas de desde 150 hasta 300ºC, especialmente de desde 180 hasta 280ºC, preferiblemente de desde 190 hasta 270ºC y presiones de desde 50 hasta 100 N/cm^{2}, especialmente de desde 60 hasta 80 N/cm^{2}. Mediante las temperaturas y las presiones producidas en el molde de inyección se alcanza no sólo una unión muy buena de las capas individuales entre sí, sino también un endurecimiento adicional del material compuesto en capas según la invención. Éste es, en comparación con los materiales compuestos en capas conocidos hasta ahora, muy flexible y puede moldearse bien en otras etapas de tratamiento.

En el procedimiento de extrusión se suministran la capa intermedia, dado el caso la capa de decoración y la capa termoendurecida así como las capas (a), dado el caso (b) y (c) de resina que están entre ellas del material compuesto en capas según la invención, mediante rodillos de calandras o de estampado atemperados, al plástico termoplástico del soporte en una cara o en ambas caras (denominado como forrar) y se unen entre sí de esta manera. A este respecto, se ajustan habitualmente temperaturas de desde 150 hasta 300ºC, especialmente de desde 160 hasta 250ºC, preferiblemente de desde 170 hasta 220ºC y presiones de desde 40 hasta 200 N/cm^{2}, especialmente de desde 50 hasta 100 N/cm^{2}. De esta manera se alcanza una adherencia muy buena de las formaciones planas individuales. El material compuesto en capas obtenido presenta además buenas propiedades de superficie.

Una variante del procedimiento de extrusión es el denominado procedimiento de extrusión de perfiles, en el que las capas individuales del material compuesto en capas según la invención, en particular la capa intermedia, se moldean pasando por un calibración de tal manera que posteriormente éste puede suministrarse directamente al verdadero perfil, es decir, al soporte de plástico termoplástico.

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Adicionalmente, también puede obtenerse el material compuesto en capas según la invención mediante prensado térmico de las capas individuales, pudiendo efectuarse su moldeo o bien de antemano mediante un procedimiento de embutido profundo conectado previamente o bien si no directamente en la prensa.

A este respecto, se pone un granulado plástico termoplástico directamente sobre un compuesto laminado de la capa intermedia, dado el caso la capa de decoración y la capa termoendurecida así como las capas (a), dado el caso (b) y (c) de resina que están entre ellas, y ésto se prensa junto a temperaturas de desde 150 hasta 300ºC, especialmente de desde 160 hasta 250ºC, preferiblemente de desde 170 hasta 230ºC, especialmente de desde 160 hasta 250ºC, preferiblemente de desde 170 hasta 230ºC, presiones de desde 50 hasta 120 N/cm^{2}, especialmente de desde 80 hasta 100 N/cm^{2} así como tiempos de prensado de desde 0,5 hasta 10 min, especialmente de desde 1 hasta 5 min y especialmente preferido de desde 1 hasta 3 min.

Además, aún también puede fabricarse el material compuesto en capas según la invención mediante sellado de las capas individuales, o sea, del material de soporte, de la capa intermedia, dado el caso de la capa de decoración y de la capa termoendurecida así como de las capas (a), dado el caso (b) y (c) de resina que están entre ellas. A este respecto, son técnicas de sellado posibles, entre otras, el sellado por ultrasonidos, sellado por gas caliente, sellado por vibración o el sellado orbital. Así, se colocan previamente las capas individuales como formaciones planas y se unen entre sí a temperaturas de desde 150 hasta 300ºC, especialmente a temperaturas de desde 170 hasta 280ºC.

También pueden teñirse en su superficie los materiales compuestos en capas obtenidos de esta manera.

Los materiales compuestos en capas según la invención destacan, entre otras, por sus buenas propiedades mecánicas a causa de la buena adherencia entre las capas individuales. Pueden moldearse bien bi o tridimensionalmente y además presentan una resistencia elevada frente a altas temperaturas o productos químicos y una elevada calidad de superficie mediante elección con un objeto determinado de las capas de resina usadas.

A causa del diferente grado de endurecimiento de las capas (a), dado el caso (b) y (c) individuales de resina, estando la capa (a) de resina interna menos intensamente endurecida que las capas (c) y dado el caso (b) subsiguientes de resina, es posible disminuir considerablemente el tiempo de endurecimiento sin que se dificulte el endurecimiento lo más completo posible de la superficie del material compuesto en capas según la invención. Esto se debe, entre otros, a que las capas (a) y dado el caso (b) de resina sólo parcialmente endurecidas, en la parte inferior del material compuesto en capas, hacen posible un buen transporte de calor desde el lado más caliente de la herramienta hasta el lado más frío de la herramienta. Además, los materiales compuestos en capas según la invención pueden moldearse bien debido a su estructura especial.

Los materiales compuestos en capas según la invención son apropiados, entre otros, para la fabricación de muebles, revestimientos de suelo, paneles de pared, aparatos domésticos o de cuerpos moldeados en la industria eléctrica, de la construcción o del automóvil.

En el ejemplo siguiente debe aclararse aún más en detalle la invención.

Ejemplo

Se insertó un compuesto de diferentes capas en un molde de inyección con la capa termoendurecida, en el lado del mecanismo expulsor. El compuesto se compuso de una resina de urea endurecida en hasta un 60% como capa (a) de resina con un grado de impregnación con resina de un 250%, una capa intermedia situada sobre la misma de un vellón de un polipropileno producido con catalizadores de metaloceno con un punto de fusión de aproximadamente 135ºC y un peso de 30 g/m^{2}, una capa b) de resina dispuesta sobre la misma de una resina de fenol con un grado de endurecimiento de un 300%, la cual fue endurecida en hasta un 60%, una capa de decoración situada sobre la capa (b) de resina de una lámina termoplástica impresa de un polipropileno producido con catalizadores de metaloceno con un peso de 25 g/m^{2}, una capa (c) de resina de una resina de melamina endurecida en hasta un 85% con un grado de endurecimiento de un 300% y una capa termoendurecida (revestimiento) de un papel impregnado con resina de melamina, con un peso de 30 g/m^{2} y un grado de endurecimiento de también un 85%.

En el molde de inyección, se inyectó este compuesto a una temperatura de 260ºC con una masa fundida de un homopolímero de propileno producido con catalizadores de metaloceno en un periodo de tiempo de 0,03 minutos. El homopolímero de propileno presentó un índice de fluidez (MFR), según la norma ISO 1133, de 20 g/10 min, a 230ºC y 2,16 kg. El homopolímero de propileno formó así el material para el soporte.

Mediante los diferentes grados de endurecimiento de las resinas y la temperatura de la masa allí existente de 260ºC se activan las combinaciones de resina, es decir, que el vellón impregnado con resina de urea con un grado de endurecimiento de un 60% toma la temperatura total de 260ºC.

Debido al grado diferente de endurecimiento de las capas individuales de resina, el material compuesto en capas así obtenido presenta un comportamiento favorable frente a la deformación en comparación con el plástico termoplástico. Además, el material compuesto en capas obtenido destaca por una rigidez y resistencia al choque incrementada en aproximadamente un 10% en comparación con los materiales compuestos en capas conocidos hasta ahora.

Claims (14)

1. Material compuesto en capas que contiene un soporte de un polímero termoplástico, una capa intermedia dispuesta sobre el mismo, asimismo de un polímero termoplástico, y una capa termoendurecida aplicada sobre la capa intermedia, colocándose entre el soporte y la capa intermedia otra capa (a) de resina con un grado de endurecimiento de al menos un 20% y entre la capa intermedia y la capa termoendurecida una capa (c) de resina con un grado de endurecimiento de al menos un 60%.

2. Material compuesto en capas según la reivindicación 1, aplicándose entre la capa intermedia y la capa (c) de resina con un grado de endurecimiento de al menos un 60% otra capa (b) de resina con un grado de endurecimiento de al menos un 20% dispuesta sobre la capa intermedia y sobre esta capa (b) de resina otra capa de decoración.

3. Material compuesto en capas según una de las reivindicaciones 1 ó 2, aumentando el grado de endurecimiento de las capas (a), dado el caso, (b) y (c) de resina individuales desde el soporte en dirección a la capa termoendurecida.

4. Material compuesto en capas según una de las reivindicaciones 1 a 3, ascendiendo el grado de endurecimiento de la capa (a) de resina a al menos un 30%, dado el caso, el grado de endurecimiento de la capa (b) de resina a al menos un 40% y el grado de endurecimiento de la capa (c) de resina a al menos un 80%.

5. Material compuesto en capas según una de las reivindicaciones 1 a 4, componiéndose el soporte de polipropileno como polímero termoplástico.

6. Material compuesto en capas según una de las reivindicaciones 1 a 5, componiéndose la capa intermedia de un vellón de plástico termoplástico impregnado con resina.

7. Material compuesto en capas según una de las reivindicaciones 1 a 6, componiéndose las capas (a) y (b) de resina de una resina de urea o de una resina de fenol.

8. Material compuesto en capas según una de las reivindicaciones 1 a 7, componiéndose la capa (c) de resina de una resina de melamina o de una resina acrílica.

9. Procedimiento para la fabricación de un material compuesto en capas partiendo de un material según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque se presentan los materiales para la capa intermedia, dado el caso la capa de decoración y la capa termoendurecida así como para las capas (a), dado el caso (b) y (c) de resina, respectivamente en forma de formaciones delgadas y planas y posteriormente se unen con el soporte a temperaturas de desde 150 hasta 300ºC.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque se efectúa la unión de las capas (a), dado el caso (b) y (c) de resina individuales con el soporte, la capa intermedia, dado el caso, la capa de decoración y la capa termoendurecida mediante moldeo por inyección.

11. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque se efectúa la unión de las capas (a), dado el caso (b) y (c) de resina individuales con el soporte, la capa intermedia, dado el caso, la capa de decoración y la capa termoendurecida mediante extrusión.

12. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque se efectúa la unión de las capas (a), dado el caso (b) y (c) de resina individuales con el soporte, la capa intermedia, dado el caso, la capa de decoración y la capa termoendurecida mediante prensado térmico.

13. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque se efectúa la unión de las capas (a), dado el caso (b) y (c) de resina individuales con el soporte, la capa intermedia, dado el caso, la capa de decoración y la capa termoendurecida mediante sellado.

14. Uso del material compuesto en capas fabricado según un procedimiento según las reivindicaciones 9 a 13 para la fabricación de muebles, revestimientos de suelo, paneles de pared, aparatos domésticos o de cuerpos moldeados en la industria eléctrica, de la construcción o del automóvil.