ES2877645T3 - Panel de plástico automotriz - Google Patents

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Geoffrey Brookes
Guido Benvenuto
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Flex N Gate LLC
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Abstract

Un panel de plástico (10") adecuado para su uso en un vehículo automotriz, el panel de plástico que comprende: un sustrato de policarbonato (146) que tiene un primer lado y un segundo lado, en donde el sustrato de policarbonato (146) tiene un espesor entre 2,0 mm y 6,0 mm; una película híbrida (140) formada por dos capas: una capa de película de policarbonato (144) dispuesta en el primer lado del sustrato de policarbonato (146); y una capa de película de PMMA (142) con material de absorción de UV, la película de PMMA dispuesta sobre la capa de película de policarbonato (144), el material de absorción de UV encapsulado en la película de PMMA y que comprende al menos uno de avobenzona, octil metoxicinamato y dietilamino hidroxibenzoil hexilo benzoato; una primera capa de un recubrimiento resistente a los arañazos (16") aplicada a la capa de película de PMMA (142); y una segunda capa de un recubrimiento resistente a los arañazos (24") aplicada al segundo lado del sustrato de policarbonato (146), en donde la película híbrida (140) tiene un espesor de entre 0,25 mm y 1,0 mm.

Description

DESCRIPCIÓN
Panel de plástico automotriz
Campo de la invención
La presente descripción se refiere a paneles de plástico automotriz usados en todo el vehículo que incluyen, pero no se limitan a, paneles de faros, parabrisas, ventanas laterales fijas y ventanas de puertas abatibles.
Antecedentes
Tradicionalmente, el acristalamiento ha usado material de vidrio para aplicaciones de automotrices. El policarbonato es un material que se presta por sus características para el acristalamiento de vehículos. El policarbonato es un material lúcido con una resistencia al impacto extremadamente alta, que restaura las propiedades después del impacto mecánico, resistencia a altas temperaturas y alta transparencia. El policarbonato es muy adecuado para el acristalamiento de vehículos automotrices. Sin embargo, las propiedades de los acristalamientos de policarbonato crean desafíos inexistentes en los acristalamientos de vidrio. Por ejemplo, los acristalamientos de policarbonato deben protegerse preferentemente contra la abrasión y preferentemente deben desarrollarse procesos para incorporar diversos elementos funcionales dentro de los acristalamientos de policarbonato. Además, el policarbonato puede expandirse y contraerse más que el vidrio. En consecuencia, el policarbonato puede presentar problemas que no existen con la tecnología de acristalamiento de vidrio existente dadas las malas características de resistencia a la intemperie del policarbonato.
Cuando se ha aplicado policarbonato en un vehículo, la lente de policarbonato se ha protegido previamente con un barniz protector de UV. Sin embargo, el barniz protector de UV puede degradarse con el tiempo, lo que deja que el material sea propenso a degradarse debido al entorno.
En consecuencia, ha surgido la necesidad de tener un panel de plástico de múltiples capas para su uso en vehículos automotrices en donde el panel de plástico tenga una alta resistencia al impacto y pueda soportar diversas condiciones climáticas sin comprometer la resistencia.
El documento US2011/212318 describe molduras de múltiples capas que comprenden una capa exterior que comprende un polímero termoplástico y al menos un absorbente de IR a nanoescala, y también una capa interior dispuesta debajo de la capa exterior y que comprende un polímero termoplástico. Además, enseña una moldura de múltiples capas en donde se usan los siguientes como aditivos adicionales: Absorbedores de UV, absorbedores de IR orgánicos no particulados, estabilizadores, antioxidantes, colorantes, sales inorgánicas, pigmentos de brillo perlado, sustancias reflectantes NIR, agentes antiempañantes o rellenos. Las molduras de múltiples capas pueden adoptar la forma de un panel o una lámina. El proceso descrito para la producción de una moldura de múltiples capas implica la coextrusión de la capa exterior (2) y de la capa interior.
El documento US 2008/265459 describe conjuntos de acristalamiento de plástico y se describe un método de fabricación de un conjunto de acristalamiento de plástico que presenta un alto nivel de resistencia a la intemperie y resistencia a la abrasión que integra la aplicación en el molde de un recubrimiento y la posterior deposición de una capa resistente a la abrasión en una pieza de plástico moldeada.
El documento JP2006035519 describe un laminado de resina de policarbonato obtenido al unir estrechamente al menos un lado de una capa de resina de policarbonato formada por moldeo por inyección y la superficie del material base de resina de policarbonato de un laminado de resina, que se forma al proporcionar una capa de resina acrílica que contiene un absorbedor ultravioleta en un lado del material base de resina de policarbonato para laminarlos integralmente y recubrir la capa de resina acrílica con una composición de recubrimiento para curar la capa de recubrimiento para proporcionar una capa de película. La composición de recubrimiento está compuesta por un organoalcoxisilano, sílice coloidal, un copolímero orgánico acrílico y/o vinílico que contiene un grupo alcoxisililo, un carboxilato de amina y/o carboxilato de amonio cuaternario y un absorbedor ultravioleta polimérico que contiene silicona.
Resumen
De acuerdo con la presente invención, se proporciona un panel de plástico como se expone a continuación en la reivindicación 1 de las reivindicaciones adjuntas.
Las modalidades preferidas de la invención se reivindican en las reivindicaciones dependientes.
Breve descripción de los dibujos
La invención se describirá ahora adicionalmente, a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos acompañantes, en los cuales:
La Figura 1 es una vista en planta de una sección de una primera modalidad de la presente descripción.
La Figura 2 es una vista esquemática en sección transversal de la primera modalidad de la presente descripción a lo largo de las líneas 2-2 en la Figura 1.
La Figura 3 es una vista en planta de una sección de una segunda modalidad de la presente descripción.
La Figura 4 es una vista esquemática en sección transversal de la segunda modalidad de la presente descripción a lo largo de las líneas 4-4 en la Figura 3.
La Figura 5 es una vista esquemática en sección transversal de una tercera modalidad de la presente descripción.
La Figura 6 es una vista esquemática ampliada de la película híbrida de la Figura 5.
Descripción detallada
Según se requiera, se describen en la presente, modalidades detalladas de la presente invención. Sin embargo, debe entenderse que las modalidades descritas son meramente ilustrativas de la invención que pueden realizarse en formas diversas y alternativas. Las figuras no están necesariamente a escala; algunos elementos pueden exagerarse o minimizarse para mostrar detalles de componentes particulares. Por lo tanto, los detalles estructurales y funcionales específicos divulgados en la presente memoria no deben interpretarse como limitantes, sino simplemente como una base representativa para enseñar a un experto en la técnica a emplear de manera diversa la presente invención.
Las modalidades descritas en la presente descripción se refieren a un panel de plástico 10 que puede usarse cuando se desee un peso reducido (con relación al vidrio), una libertad de estilo mejorada, una alta resistencia al impacto y características mejoradas de intemperie. Si bien se entiende que el panel de plástico puede implementarse en una estructura tal como un edificio, se entiende que, más particularmente, las modalidades ilustrativas se refieren a un panel de plástico acristalado que puede usarse en un vehículo.
Con referencia ahora a las Figuras 1 y 2, el panel de plástico acristalado 10 de la presente descripción incluye un sustrato de policarbonato 12 y una capa de polimetilmetacrilato 14 (en lo sucesivo denominada "PMMA") que se dispone y se adhiere al sustrato de policarbonato 12. Se entiende que existen varios métodos mediante los cuales la capa de p MmA se puede unir al sustrato de policarbonato, tales como, pero sin limitarse a, un método de moldeo por inyección. Para resolver problemas relacionados con la expansión y contracción del sustrato de policarbonato 12 y la capa de PMMA 14 bajo temperaturas extremas, así como también proporcionar una resistencia al impacto óptima, el sustrato de policarbonato 12 tiene un espesor que está aproximadamente en el intervalo de 2,0 mm a 6,00 mm y la capa de PMMA 14 debe tener un espesor que esté aproximadamente en el intervalo de 0,25 mm a 3,0 mm. A la luz de los intervalos antes mencionados, se entiende que el sustrato de policarbonato puede formar el 90 por ciento del espesor total de todo el panel de plástico mientras que la capa de Pm Ma puede formar aproximadamente el 10 por ciento del espesor total del panel. En consecuencia, un ejemplo no limitante de la presente descripción incluye una construcción en capas en donde la relación entre los espesores de cada uno de los sustratos de policarbonato 12 y la capa de PMMA 14 es de 9:1 respectivamente.
Además, en vista de los intervalos anteriores, se entiende además que el espesor de la capa de PMMA 14 también puede ser aproximadamente el 5 % del espesor del sustrato de policarbonato 12 en otra modalidad no limitante. En consecuencia, en este ejemplo, la relación de espesores del policarbonato a la capa de PMMA puede ser 19:1. Sin embargo, se entiende que la relación de espesores de los diferentes materiales puede desviarse de 19:1 siempre que el sustrato de policarbonato 12 y la capa de p Mm A 14 se mantengan en los intervalos aproximados antes mencionados para proporcionar un rendimiento óptimo cuando se someten a una carga.
Se entiende además que es beneficioso proporcionar la capa de PMMA 14 entre el entorno exterior 20 (calor, sol, lluvia, nieve, etc.) y el sustrato de policarbonato 12 debido a que la capa de PMMA 14 es resistente a la degradación debido a los elementos de la intemperie. Además, se entiende que la capa de PMMA 14 debe incluir material de absorción de UV 17 seleccionado entre avobenzona (TA-MS), metoxicinamato de octilo (TO-MS) y benzoato de dietilamino hidroxibenzoil hexilo (TD-MS). En consecuencia, la capa de PMMA que tiene el material de absorción de UV sirve como agente filtrante y proporciona rendimiento frente a la intemperie mientras que el sustrato de policarbonato sirve como base que proporciona el rendimiento estructural necesario.
Con referencia a la Figura 2, se aplica un recubrimiento resistente a los arañazos 16 tanto a la capa de PC 12 como a la capa de PMMA 14. Se entiende que un ejemplo no limitante del recubrimiento resistente a los arañazos es el recubrimiento duro 3. El recubrimiento resistente a los arañazos 16 protege además el panel de plástico de los impactos y la abrasión producidos por el entorno exterior 20 del vehículo. Como se muestra en la Figura 2, el sustrato de policarbonato 12 está expuesto a uno del interior 18 del vehículo o un área encerrada en el vehículo. Ejemplos no limitantes de dicho panel de plástico 10 pueden ser la ventana de la puerta del vehículo (donde el recubrimiento secundario resistente a los arañazos 24 está expuesto al interior del vehículo 18) o una lente de faro (donde la superficie interior está expuesta a la cámara definida por la lente del faro y el reflector). Se aplica un recubrimiento secundario resistente a los arañazos 24 al sustrato de policarbonato 12 (que está expuesto al interior 18 del vehículo) de modo que el panel de plástico 10 pueda resistir cualquier impacto del interior 18 del vehículo.
Con referencia ahora a las Figuras 3 y 4, se proporciona una segunda modalidad de la presente descripción en donde el panel de plástico 10' incluye un sustrato de policarbonato 12', una capa de PMMA 14', una capa opaca 130, un recubrimiento resistente a los arañazos 16' y una capa secundaria de recubrimiento resistente a los arañazos 24'. El sustrato de policarbonato 12' en esta modalidad también tiene un espesor de aproximadamente entre 2,0 mm y aproximadamente 6,0 mm. La capa de PMMA 14' se coloca sobre el sustrato de policarbonato 12' mediante el uso de un proceso de moldeo por inyección. Este método de unión proporciona una construcción robusta ya que el material está sujeto a temperaturas extremas y puede expandirse o contraerse en consecuencia. Se entiende que en esta modalidad, la capa de PMMA 14' también tiene un espesor de aproximadamente entre 0,25 mm y aproximadamente 3,0 mm. La capa opaca se dispone sobre el sustrato de policarbonato 12' en el lado opuesto al lado que tiene la capa de PMMA 14'. La capa opaca ayuda a ocultar el adhesivo y los accesorios usados para fijar la ventana al vehículo. La capa opaca se puede formar a partir de un material polimérico opaco.
Además, se entiende que la capa de PMMA 14' debe incluir material de absorción de UV 17' seleccionado de avobenzona (TA-MS), metoxicinamato de octilo (TO-MS) y benzoato de dietilamino hidroxibenzoil hexilo (TD-MS). En consecuencia, la capa de PMMA 14' que tiene el material de absorción de UV 17' sirve como agente filtrante y proporciona rendimiento frente a la intemperie mientras que el sustrato de policarbonato sirve como base que proporciona el rendimiento estructural necesario.
El panel de plástico 10' de esta modalidad incluye además el recubrimiento secundario resistente a los arañazos 24' que está expuesto a uno del interior 18' del vehículo o un área cerrada 22' en el vehículo. Ejemplos no limitantes pueden ser una ventana lateral fija en la ventana de la puerta del vehículo (donde el recubrimiento secundario resistente a los arañazos 24' está expuesto al interior del vehículo 18') o una lente del faro (donde el recubrimiento secundario resistente a los arañazos 24' está expuesto a la cámara 22' definida por la lente del faro y el reflector).
De manera similar a la primera modalidad, la capa de PMMA 14' de la segunda modalidad puede tener un espesor que sea aproximadamente el 5 % del espesor del sustrato de policarbonato 12'. Por lo tanto, la segunda modalidad puede tener, aunque no necesariamente, una relación de espesor de 19:1 entre el sustrato de policarbonato 12' y la capa de PMMA 14'. Independientemente de la relación, se entiende que la capa de PMMA 14' y el sustrato de policarbonato 12' se mantienen en los intervalos de espesor aproximados - aproximadamente entre 2,0 mm y 6,0 mm para el sustrato de policarbonato 12' y aproximadamente entre 0,25 mm y 3,0 mm para la capa de PMMA 14'. Se entiende que los intervalos antes mencionados en el material dan como resultado un panel de plástico que tiene características de rendimiento óptimas cuando el panel 10 se somete a una carga así como también a condiciones de intemperie.
Con referencia a la Figura 4, se puede aplicar un recubrimiento resistente a los arañazos 16' a la capa de PMMA 14' para proteger aún más el panel de plástico 10' de elementos externos tales como escombros, lluvia, granizo, polvo, nieve, etc. Se entiende que un ejemplo no limitante del recubrimiento resistente a los arañazos es un recubrimiento duro 3. Además, como se muestra en la Figura 4, al menos una porción del sustrato de policarbonato 12' está expuesta al interior 18' del vehículo o un área cerrada 22' del vehículo tal como una cámara de faro. Se entiende además que se aplica un recubrimiento secundario resistente a los arañazos 24' al sustrato de policarbonato 12' y la capa opaca 130 para proteger el panel 10' contra cualquier impacto sostenido desde el interior 18 del vehículo.
Con referencia a las Figuras 5 y 6, se muestra una modalidad de la presente invención donde el panel de plástico implementa una película híbrida 140. De manera similar a la primera y la segunda modalidad, se puede aplicar un recubrimiento resistente a los arañazos 16" a la película híbrida 140 y se puede aplicar un recubrimiento secundario resistente a los arañazos 24" al sustrato de policarbonato 12". El espesor total de la película híbrida 140 puede estar en el intervalo de aproximadamente 0,25 a 1,0 mm. La película híbrida 140 se forma por dos capas. La capa más externa es una capa de película de PMMA 142 con absorbedores de UV 17” y la capa de película interna es una capa de película de policarbonato 144. La capa de película de PMMA 142 incluye material de absorción de UV 17” seleccionado entre avobenzona (TA-MS), metoxicinamato de octilo (TO-MS) y benzoato de dietilamino hidroxibenzoil hexilo (TD-MS). La película híbrida 140 que tiene la capa de película de PMMA combinada 142 y la capa de película de policarbonato 144 se inserta en un molde de inyección y se inyecta una capa de policarbonato 146 detrás de la película híbrida 140. La película híbrida 140 se preforma (termoforma) y luego se inserta en un molde para geometrías complejas. Alternativamente, la película híbrida 140 se puede alimentar directamente en el molde en forma de lámina para geometrías simples. Se entiende además que la capa de policarbonato de panel rígido 146 también puede moldearse por inyección o sobremoldearse sobre la película híbrida 140.
Como se muestra en la Figura 5, el sustrato de policarbonato 146 tiene un espesor en el intervalo aproximado de 2,0 a 6,0 mm. Esta construcción proporciona un diseño robusto que puede resistir impactos debido al sustrato de policarbonato rígido unitario 146 que forma el panel. Además, de forma similar a las modalidades anteriores, el panel de plástico 10” mostrado en la Figura 5 también filtra la luz ultravioleta no deseada a través de la película híbrida 140.
Aunque anteriormente se describen modalidades ilustrativas, no se pretende que estas modalidades describan todas las formas posibles de la invención. Más bien, las palabras usadas en la especificación son palabras de descripción más que de limitación, y se entiende que pueden realizarse varios cambios sin apartarse del alcance de la invención como se establece en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (7)

REIVINDICACIONES
1. Un panel de plástico (10") adecuado para su uso en un vehículo automotriz, el panel de plástico que comprende:
un sustrato de policarbonato (146) que tiene un primer lado y un segundo lado, en donde el sustrato de policarbonato (146) tiene un espesor entre 2,0 mm y 6,0 mm;
una película híbrida (140) formada por dos capas:
una capa de película de policarbonato (144) dispuesta en el primer lado del sustrato de policarbonato (146); y una capa de película de PMMA (142) con material de absorción de UV, la película de PMMA dispuesta sobre la capa de película de policarbonato (144), el material de absorción de UV encapsulado en la película de PMMA y que comprende al menos uno de avobenzona, octil metoxicinamato y dietilamino hidroxibenzoil hexilo benzoato; una primera capa de un recubrimiento resistente a los arañazos (16") aplicada a la capa de película de PMMA (142); y
una segunda capa de un recubrimiento resistente a los arañazos (24”) aplicada al segundo lado del sustrato de policarbonato (146), en donde la película híbrida (140) tiene un espesor de entre 0,25 mm y 1,0 mm.
2. El panel de plástico como se reivindicó en la reivindicación 1, en donde la capa de película de PMMA (142) y la capa de película de policarbonato (144) se termoforman juntas, y la capa de película de policarbonato (144) de la película híbrida (140) se superpone directamente y se une mediante moldeo por inyección al sustrato de policarbonato (146).
3. El panel de plástico como se reivindicó en la reivindicación 1, en donde la capa de película de PMMA (142) y la capa de película de policarbonato (144) se alimentan por separado en un molde como láminas separadas, y el sustrato de policarbonato (146) se sobremoldea sobre la película híbrida (140).
4. El panel de plástico como se reivindicó en cualquier reivindicación anterior, en donde el espesor de la capa de PMMA es equivalente a aproximadamente el 5 % del espesor del sustrato de policarbonato (146).
5. El panel de plástico como se reivindicó en cualquier reivindicación anterior, en donde el recubrimiento resistente a los arañazos (16”) es un recubrimiento duro.
6. El panel de plástico como se reivindicó en la reivindicación 1, en donde la segunda capa de recubrimiento resistente a los arañazos (24”) está expuesta, durante el uso, a un interior o un área cerrada del vehículo.
7. Un método para fabricar el panel de plástico de la reivindicación 1, que comprende colocar la película híbrida (140) formada por capas separadas de películas de policarbonato y PMMA (144,142) en un molde y moldear por inyección el sustrato de policarbonato (146) sobre la capa de película de policarbonato (144).
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