ES2259013T3 - Procedimiento de fabricacion de componentes para dispositivos de iluminacion o de señalizacion de vehiculos automoviles. - Google Patents

Abstract

Procedimiento de fabricación de componentes para dispositivos de iluminación o indicación de vehículos automóviles, por inyección en una sola etapa en un molde de una composición polimérica, que comprende las siguientes etapas: - se mezcla una composición polimérica con cargas, - se calienta la mezcla para que alcance una primera temperatura predeterminada de inyección en la cual está en estado fundido, - se inyecta la mezcla en una cavidad (22) formada entre paredes (24, 26) de un molde, - se enfrían las paredes (24, 26) del molde a una segunda temperatura predeterminada de enfriamiento, - se expulsa la parte moldeada y enfriada, - siendo la composición polimérica una resina de poliéster de polímero de cristal líquido (LCP), estando caracterizado el procedimiento por el hecho de que las cargas aumentan la viscosidad de la mezcla cuando alcanza la primera temperatura predeterminada.

Description

Procedimiento de fabricación de componentes para dispositivos de iluminación o de señalización de vehículos automóviles.

La presente invención se refiere al ámbito de la fabricación de componentes ópticos para dispositivos de iluminación o indicación de vehículos automóviles, así como para dispositivos de iluminación en general (doméstico, industrial, urbano, etc). Tales componentes pueden por ejemplo ser reflectores, o piezas de aspecto tales como máscaras de reflector.

De una manera más precisa, la presente invención se refiere a un procedimiento de fabricación de tales componentes ópticos por inyección, en uno sola etapa, en un molde, de una composición polimérica al estado fundido.

Para la fabricación de tales componentes ópticos o piezas de aspecto, como espejos o máscaras, etc, se utilizan para la aplicación de procedimientos de fabricación de los polímeros termoplásticos o termoestables.

De una manera general, los componentes obtenidos por la aplicación de uno de los procedimientos conocidos presentan numerosos inconvenientes. En efecto, en la mayoría de los casos, las cargas (minerales o fibrosas), que permiten mejorar las propiedades mecánicas, deterioran en general el estado de la superficie, o el brillo, así como el aspecto, por la presencia de manchas blancuzcas. Por ejemplo, los valores de brillo obtenidos para este tipo de componentes son en general inferiores a los de un termoplástico amorfo, para el cual los valores de brillo medidos, por ejemplo con la ayuda de un aparato BYK-GARDNER HAZE-GLOSS, sobrepasan 160: para el policarbonato, los valores de brillo son del orden de 180.

Para remediar este tipo de inconvenientes, es necesario depositar sobre las superficies un barniz o una capa de preparación antes de aplicar una capa metálica reflexiva. Esta capa de preparación puede estar constituida por un barniz o un depósito de polímero bajo vacío.

Otras soluciones recurren a técnicas relativamente más complejas que la técnica de inyección/moldeado "bimateria", por la cual se inyecta sucesivamente una materia termoplástica para formar una piel que tiene buenas propiedades de superficie, a continuación una materia termoestable o termoplástica encargada de formar un alma que tiene buenas propiedades mecánicas (véase por ejemplo las patentes francesas FR-A-2 758.128 y FR-A-2 643 849).

Otra solución consiste en mejorar el estado de la superficie de piezas inyectadas con algunos termoplásticos cargados, con una mezcla de una escasa cantidad (10 al 15% en peso) de politereftalato de etileno con estos termoplásticos.

Se conoce, por ejemplo a partir del documento EP-B-0 630.955, una composición de resina de poliéster que contiene cargas, en particular, cargas de aluminio, y a partir del documento EP-A-0 947.763 un reflector que requiere una capa de material de poliimida o poliamida aromática depositada bajo vacío, con el objetivo de mejorar las propiedades reflexivas.

Otras formulaciones disponibles en el mercado contienen aditivos líquidos o en solución (a temperatura ambiente), o componentes sólidos, pero cuya tensión de vapor a la temperatura de utilización genera un problema de desgasificación con condensación en las zonas más frías, conocida en la técnica bajo el término anglosajón de "fogging".

Se conocen también para una utilización en el ámbito de la iluminación con copoliésteres aromáticos del tipo polimérico de cristal líquido (LCP o "Liquid Crystal Polymer") que contienen cargas minerales que permiten mejorar las propiedades mecánicas del producto terminado. Sin embargo, las distintas calidades de LCP que contienen cargas y están disponibles en el mercado no permiten obtener los mismos resultados en reflexión que un reflector realizado, por ejemplo, en un material termoestable, que un BMC ("Bulk Moulding Compound" o "Thermodur") o una resina epoxídica, o en metal (chapa o aleación), estando provistos todos estos materiales de un barniz antes de la metalización, o aún en un termoplástico amorfo sin carga, por ejemplo en Polieterimida (PEI), en Policarbonato (PC), en Polietersulfona (PES), teniendo en cuenta las propiedades mecánicas y térmicas requeridas en este tipo de aplicación.

Otros copoliésteres aromáticos de tipo LCP pueden utilizarse sin cargas, pero su baja viscosidad plantea entonces otros problemas de aplicación, por ejemplo problemas de infiltraciones en el plano de la junta del molde, en los respiraderos, así como problemas de control del estado de la superficie, siendo las superficies obtenidas no uniformes o irregulares.

La presente invención se coloca en este contexto y tiene por objeto proponer un procedimiento de realización de componentes ópticos, utilizando una composición polimérica cuyas propiedades, y, en particular, la viscosidad, pueda ser modificada mediante la adición de cargas a base de silicatos u otros polímeros, sin que haya degradación de las propiedades mecánicas y/o térmicas del componente obtenido ni de su estado de superficie de manera que se libere de las capas de preparación habitualmente utilizadas antes de la metalización que les confiere, por ejemplo, un elevado poder de reflexión, no sufriendo el componente obtenido, además, el fenómeno de desgasificación, o solamente una muy escasa desgasificación.

En este objetivo, la invención se refiere a un procedimiento de fabricación de componentes para dispositivos de iluminación o indicación de vehículos automóviles, por inyección en uno sola etapa en un molde de una composición polimérica, que comprende las siguientes etapas:

- se mezcla una composición polimérica con cargas,

- se calienta la mezcla para que alcance una primera temperatura predeterminada de inyección en la cual está en estado fundido,

- se inyecta la mezcla en una cavidad formada entre paredes de un molde,

- se enfrían las paredes del molde a una segunda temperatura predeterminada de enfriamiento,

- se expulsa la parte moldeada y enfriada.

Según la presente invención, la composición polimérica es una resina de poliéster polimérico de cristal líquido, y las cargas aumentan la viscosidad de la mezcla cuando alcanza la primera temperatura predeterminada.

Según un aspecto de la invención, las cargas pertenecen a la familia de los silicatos.

En este caso, se puede prever que estas cargas sean nanocargas, silicatos orgánicos, o silicatos mineral.

Según otro aspecto de la invención, las cargas pertenecen al grupo de los polímeros técnicos.

En todos los casos, es ventajoso prever que la primera temperatura predeterminada de inyección esté comprendida entre 300ºC y 380ºC.

De la misma manera, es ventajoso prever que la segunda temperatura predeterminada de enfriamiento esté comprendida entre 150ºC y 250ºC.

Preferiblemente, la segunda temperatura predeterminada de enfriamiento es próxima a 220ºC.

De una manera ventajosa, el procedimiento según la presente invención comprende, directamente después de la etapa de expulsión de la parte moldeada y enfriada, la etapa suplementaria de metalización de una superficie de la parte.

Otros objetivos, características y ventajas de la presente invención resultarán claramente de la descripción adjunta de un ejemplo de realización realizada con un carácter no restrictivo en referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales: la única Figura representa esquemáticamente en corte longitudinal un ejemplo de instalación de inyección, prensado y moldeado, para la aplicación del procedimiento según la presente invención.

Se representa en la única Figura una instalación 1 de inyección, prensado y moldeado que comprende un cilindro de inyección 4, un molde 6 y una tolva 8. El cilindro de inyección 4 comprende principalmente una manga 10, un tornillo sin fin 12, medios de calefacción 14 y un tubo 16.

Se mezcla una resina de poliéster polimérico con cristal líquido LCP, por ejemplo disponible bajo el nombre "Thermx LCP LN 001", con cargas minerales o fibrosas, para aumentar la viscosidad de la mezcla resina/carga resultante, y se introduce en la tolva 8 del cilindro de inyección 10.

En la presente descripción, el término "carga" se utiliza para designar un material añadido a la resina de poliéster polimérico inicial, el porcentaje en peso de este material añadido es inferior al 50%.

La resina cargada se obtiene, según un procedimiento de realización, mediante la mezcla de monómeros M y de nanocargas N en un reactor de polimerización 50, de manera que debe obtenerse un polímero cargado P que puede introducirse directamente en la tolva 8 del cilindro de inyección 10.

Según otro procedimiento de realización, se introducen un polímero de cristal líquido LCP y cargas C en un extrusor corrotativo 52. Alternativamente, se puede prever introducir el polímero cargado P obtenido a la salida del reactor 50 con otras cargas C en el extrusor 52. El producto de la extrusión se introduce en un granulador 54, después de haber sido enfriado eventualmente en un intercambiador de calor o un recipiente de agua 56. Los gránulos obtenidos, después de haber sido secados previamente si es necesario, se introducen a continuación en la tolva 8 del cilindro de inyección 10.

Según un aspecto de la presente invención, las cargas presentes en la mezcla introducida en la tolva 8 pueden ser de baja granulometría, y se conocen bajo el nombre de "nanocargas", o bajo su nombre anglosajón de "nanofillers". Las nanocargas de baja granulometría permiten aumentar la viscosidad del material fundido sin deteriorar de manera apreciable el brillo especular.

El término de nanocargas designa cargas constituidas de partículas que poseen al menos una de sus dimensiones, la altura, la anchura o la longitud, del orden del nanometro. Si estas partículas tienen dos o tres dimensiones de este orden de magnitud, pueden entonces ser invisibles al ojo desnudo. Típicamente, se encuentran cargas formadas por partículas cuya dimensión más pequeña se incluye entre algunas décimas de nanometro (por ejemplo 0,3 nm) y algunos centenares de nanometros (por ejemplo
300 nm).

En algunos casos donde las partículas que constituyen la carga tienen dimensiones demasiado importantes, por ejemplo cuando la dimensión más pequeña es del orden de algunos micrones (algunos millares de nanometros), se reduce la dimensión de estas partículas haciéndoles sufrir un cizallamiento importante después de la operación conocida bajo el nombre de "encapsulado", con la ayuda del extrusor corrotativo 52, de manera que estas partículas deben desagregarse o exfoliar, y disminuir así su tamaño para que tengan al menos una de sus dimensiones del orden del nanometro. Las cargas pueden también micronizarse para reducir su tamaño antes de introducirlas en el extrusor 52. Las cargas pueden también volverse compatibles químicamente para aumentar su afinidad con el polímero LCP.

Según otro aspecto de la invención, las cargas utilizadas pueden ser orgánicas, por ejemplo de silicatos orgánicos, bajo forma laminar o pulverulenta.

Según aún otro aspecto de la invención, las cargas utilizadas pueden también ser minerales, de tipo silicatos, por ejemplo de los silicatos de aluminio, de los silicatos de aluminio magnesio, envase de otros metales o no. Tales cargas minerales pueden presentarse bajo forma laminar como la mica o el talco, bajo forma fibrilar como el Wollastonnite, o bajo forma pulverulenta. Estas cargas minerales permiten conservar el brillo especular del substrato, y contribuyen a aumentar la viscosidad del material fundido. Las cargas minerales pueden utilizarse en proporciones incluidas entre el 10 y el 50%.

Según otro procedimiento de realización, se pueden utilizar otros polímeros para aumentar la viscosidad de la resina de poliéster, sin deteriorar las propiedades del producto final. Se puede por ejemplo añadir a la resina de poliéster otros materiales poliméricos elegidos entre el grupo de los "polímeros técnicos", comprendiendo las poliimidas (PI), polietersulfona (PES), polifenilsulfona (PPS), los poliamidas aromáticos, u otros poliésteres que pueden ser parcial o completamente aromáticos. Se pueden, por ejemplo, utilizar termoplásticos técnicos en cantidades minoritarias por informe al polímero principal (generalmente inferior al 15%).

Estos polímeros técnicos pueden contener cargas ellos mismos o no, que pueden ser pulverulentas, laminares, fibrilares o nanocargas. En el caso donde estos materiales estén ellos mismos cargados, el porcentaje total de carga es inferior al 15%. En este caso, se puede aún añadir un tercero que se constituye en un material polimérico, para garantizar una mejor compatibilidad entre los distintos constituyentes. De la misma forma, estos polímeros técnicos pueden utilizarse solos para constituir la carga de la resina de poliéster polimérico, o utilizarse además las nanocargas mencionadas anteriormente.

Las cargas, nanocargas o polímeros técnicos, se incorporan en la resina de poliéster polimérico con cristal líquido LCP, eventualmente con la ayuda del extrusor corrotativo 52 que abastece el granulador 54. El extrusor corrotativo 52 tiene como efecto cizallar las partículas que constituyen la carga, y garantizar una buena dispersión de los constituyentes.

Alternativamente, los polímeros técnicos pueden mezclarse con el polímero LCP, previa o simultáneamente a su introducción en la tolva 8 del cilindro de inyección 4.

Como ejemplos de mezclas utilizables, se puede citar, por ejemplo:

- una mezcla de resina de poliéster polimérico con cristal líquido LCP, por ejemplo disponible bajo el nombre "Thermx LCP LN 001", y del 4% en peso de nanocargas, por ejemplo disponible bajo el nombre "Nanomer I.30TC", de la sociedad "Nanocor",

- una mezcla de resina Thermx LCP LN 001, y el 25% en peso de Wollastonite, y el 2% en peso de negro de carbono,

- una mezcla de resina Thermx LCP LN 001, y del 5% en peso de polifenylsulfona de PPS, previamente mezclados antes de su introducción en la tolva 8, o

- una mezcla de resina de poliéster polimérico con cristal líquido LCP, por ejemplo disponible en el comercio bajo el nombre de Zenite E86889-58-2, que contiene las cargas minerales, y del 8% en peso de polifenilsulfona de PPS y del 2% en peso de poliéterimida PEI, los gránulos de estos polímeros se mezclan antes de su introducción en la tolva 8.

Una de estas mezclas se introduce en la tolva 8 en forma de gránulos, y se pasa de la tolva 8 a la manga 10, luego se introduce en éste gracia al tornillo 12. La mezcla se transporta en la manga 10 en dirección al molde 6. Gracias a los medios de calefacción 14, dispuestos sobre las paredes de la manga 10, la mezcla se calienta y se lleva al estado fundido, es decir líquido o pastoso.

El molde comprende un punzón 18 y una matriz 20. El punzón 18 y la matriz 20 se arman de manera que debe preverse, en una posición particular y precisamente definida, un espacio entre los mismos definiendo una cavidad de moldeado 22.

Si la matriz 20 es fija, el punzón 18 es móvil, y viceversa. Más concretamente, el punzón 18 delimita la cavidad 22 por una cara convexa de moldeado 24, y la matriz 20 delimita la cavidad 22 por una cara cóncava de moldeado 26.

En el transcurso de la etapa de relleno, la composición en el estado fundido es inyectada por el tubo 16 en la cavidad 22. La temperatura de inyección al nivel de la manga está comprendida entre 320ºC y 360ºC. Viene a continuación una etapa de enfriamiento, durante la cual la temperatura de la parte se acerca de la del molde que es enfriado por un agente de enfriamiento en proximidad de la cavidad 22. La temperatura del molde está comprendida entre 150ºC y 250ºC. Preferiblemente, la temperatura del molde está próxima a 220ºC. La pieza moldeada y enfriada es entonces suficientemente rígida para resistir los esfuerzos de la expulsión, que se pueden producir entonces.

Estas condiciones de transformación son tales que permiten tener una fina piel de resina de polímero con cristal líquido con un muy buen estado de superficie.

Tal como puede verse en la única Figura, las piezas fabricadas, por ejemplo de los reflectores, tienen un espesor bajo según su longitud y/o su anchura. Típicamente, el espesor de tales piezas es inferior al milímetro.

Una vez expulsada, la pieza así fabricada puede metalizarse directamente para tener las propiedades reflectoras deseadas, sin que haya necesidad de depositar una capa de preparación, tal como una "base" o una capa polimérica depositada bajo vacío o por otro tratamiento.

Esta metalización puede realizarse según una de las tecnologías utilizadas en la técnica, como, por ejemplo, una metalización por evaporación al vacío, una metalización por pulverización catódica o una metalización por electrólisis (por ejemplo cromado). La metalización por electrólisis puede incluir un ataque químico con un baño ácido, seguido de una activación, después de un depósito químico de una capa de metalización, después de un depósito electrolítico de una o varias capas de metalización.

Las piezas obtenidas según el procedimiento que acaba describirse presentan una superficie regular y un buen nivel de brillo que permite su utilización para realizarse como reflector de proyector o faro de indicación de vehículo automóvil. Las partes obtenidas tienen más que las propiedades mecánicas deseadas, y su estado de superficie es tal que no requieren ninguna capa de preparación previa a una metalización.

Bien entendido, la presente invención no se limita al procedimiento de realización que se describió, sino que, por el contrario, puede recibir numerosas alternativas que están incluidas en su ámbito. Así, por ejemplo, los materiales añadidos a la composición polimérica inicial pueden incluir además dosis muy escasas de un agente ignífugo. Además de cargas mencionadas en la presente descripción, también se podrán añadir aditivos, de escasa tensión de vapor, de manera que estos aditivos no provoquen fenómenos de desgasificación.

Claims (11)

1. Procedimiento de fabricación de componentes para dispositivos de iluminación o indicación de vehículos automóviles, por inyección en una sola etapa en un molde de una composición polimérica, que comprende las siguientes etapas:

- se mezcla una composición polimérica con cargas,

- se calienta la mezcla para que alcance una primera temperatura predeterminada de inyección en la cual está en estado fundido,

- se inyecta la mezcla en una cavidad (22) formada entre paredes (24, 26) de un molde,

- se enfrían las paredes (24, 26) del molde a una segunda temperatura predeterminada de enfriamiento,

- se expulsa la parte moldeada y enfriada,

- siendo la composición polimérica una resina de poliéster de polímero de cristal líquido (LCP),

estando caracterizado el procedimiento por el hecho de que las cargas aumentan la viscosidad de la mezcla cuando alcanza la primera temperatura predeterminada.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que las cargas pertenecen a la familia de los silicatos.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que las cargas en la familia de los silicatos son nanocargas.

4. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que las cargas en la familia de los silicatos son silicatos orgánicos.

5. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que las cargas en la familia de los silicatos son silicatos minerales.

6. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que las cargas pertenecen al grupo de los polímeros técnicos.

7. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por el hecho de que la primera temperatura predeterminada de inyección está comprendida entre 300ºC y 380ºC.

8. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por el hecho de que la segunda temperatura predeterminada de enfriamiento está comprendida entre 150ºC y 250ºC.

9. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la segunda temperatura predeterminada de enfriamiento es próxima a 220ºC.

10. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por el hecho de que comprende, directamente después de la etapa de expulsión de la parte moldeada y enfriada, la etapa suplementaria de metalización de una superficie de la parte.

11. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que la composición del polímero se mezcla con cargas y aditivos con una baja tensión de vapor.