ES2921328T3 - Sustrato a base de polímero, así como procedimiento para su producción - Google Patents

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Abstract

La invención se relaciona con un sustrato basado en polímeros, que se puede recubrir en particular electrostáticamente, el sustrato tiene un cuerpo de sustrato básico fabricado con un material de polímero y un recubrimiento de dos capas o múltiples capas aplicada a una región superficial del cuerpo del sustrato básico del sustrato básico. Se forma una primera capa del recubrimiento como una capa adhesiva y se organiza en contacto con la región superficial del cuerpo del sustrato básico, y una segunda capa del recubrimiento se forma como una capa de cubierta pintable, al menos una capa de recubrimiento es producida como una capa que tiene una resistencia de superficie reducida utilizando una proporción de un material no aislante eléctricamente, de modo que una resistencia superficial específica de esta capa de aproximadamente 1010 ohmios o menos resultados, y al menos una capa del recubrimiento se forma como una película. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sustrato a base de polímero, así como procedimiento para su producción
La invención se refiere a un sustrato a base de polímero que, en particular, se puede revestir electrostáticamente, así como a un procedimiento para su producción.
El revestimiento electrostático, en particular el barnizado en polvo de sustratos es de gran importancia en muchas áreas de aplicación, no solo con fines decorativos sino también, en particular, para la protección contra la corrosión.
En el documento DE 102011 110899 A1 se propone equipar una barra aislante, que se utiliza para conectar un primer y un segundo perfil exterior metálico, con elementos longitudinales eléctricamente conductivos en forma de alambre con el fin de preparar esta para el barnizado en polvo. Los elementos longitudinales eléctricamente conductivos están conectados eléctricamente entre sí en dirección transversal, así como con el primer o segundo perfil exterior, de modo que el perfil compuesto formado por la barra aislante y los dos perfiles exteriores metálicos se puede barnizar con polvo.
Los materiales de poliamida revestidos electrostáticamente con barniz en polvo se describen en el documento EP 0 667 625 B1. Además de la poliamida, el material de poliamida contiene hasta un 10% en peso de fibras de carbono, así como un 30 a un 60% en peso de un polvo metálico, ascendiendo la relación ponderal del polvo metálico respecto a las fibras de carbono a 150:1 hasta 6: 1. De esta manera, se obtienen componentes de plástico que también se pueden revestir con polvo junto con piezas de metal.
En el documento EP 0685527 B1 se recomienda un material polimérico especial a base de polifenilenéter-poliamida con 1 a 7 partes en peso de negro de carbón conductivo por 100 partes en peso de polímero, de modo que, por un lado, se obtiene una resistencia al impacto Izod de más de 15 kJ/m2 y un valor de resistividad en volumen de menos de 106 Ohmioscm. El material polimérico está concebido para aplicaciones en las que se aplica un proceso de revestimiento electrostático.
El documento EP 2071 585 A1 propone una composición termoplástica con una fase continua a base de poliamida en la que se presenta un polifenilenéter dispersado. La composición también contiene un aditivo de conductividad que está contenido al menos en 50% en la fase continua. La resistividad en volumen es inferior a 105 Ohmios-cm. La industria automotriz se menciona como un área de aplicación del material, en la que los componentes de metal y plástico a menudo se someten conjuntamente a un revestimiento en polvo.
Otro procedimiento para el revestimiento de sustratos que se adapta a la industria automotriz es conocido por el documento WO 2005/097902 A1. Se propone una composición de poliamida eléctricamente conductiva para la producción de los sustratos, que, además de la poliamida como componente principal, comprende una proporción de una resina de novolaca, una proporción de un material de refuerzo, así como al menos un 0,1% en peso de un material en partículas eléctricamente conductivo.
Las masas de moldeo de poliamida eléctricamente conductivas con absorción de agua reducida se describen en el documento EP 2427518 B1. Además de la poliamida, las masas de moldeo contienen un polímero de propileno, un compatibilizador en forma de copolímeros de injerto de polipropileno, así como una proporción de nanotubos de carbono (CNT).
Para el aumento de la resistencia al corte longitudinal de los perfiles compuestos, en el documento DE 3236357 A1 se recomienda que las áreas de los extremos de las barras aislantes que encajan en las ranuras de los perfiles metálicos estén provistas de un revestimiento metálico firmemente adherente. Según esta publicación, también se pueden dotar de un revestimiento metálico otras áreas superficiales para hacerlas reflectantes para la radiación térmica y mejorar así el aislamiento térmico de los perfiles compuestos. Sin embargo, se debe asegurar que se cumpla una distancia de 1 a 2 mm entre el revestimiento metálico de las áreas de los extremos y el revestimiento metálico o los revestimientos metálicos de las otras áreas superficiales, para que el efecto de aislamiento térmico de las barras aislantes en el perfil compuesto no se reduzca demasiado.
También para la mejora del aislamiento térmico en perfiles compuestos mediante la reflexión de la radiación térmica, el documento EP 2360341 B1 propone aplicar capas reflectantes de infrarrojos sobre las superficies de los perfiles metálicos que se encuentran en el interior del perfil compuesto, opcionalmente en forma de cintas adhesivas. Estas capas reflectoras de infrarrojo también deben aplicarse sobre salientes de barras aislantes de plástico que sobresalen en el interior de los perfiles compuestos. Estos salientes se utilizan principalmente para suprimir la convección en el interior de los perfiles compuestos. Los perfiles compuestos se describen como revestibles en sus superficies exteriores con barnices termoplásticos en polvo.
Un problema con los procedimientos en el estado de la técnica es una cobertura de barniz en polvo insuficiente observada repetidamente, una adherencia de barniz insuficiente y/o una formación de burbujas en la capa de barniz después del revestimiento en polvo en el área de los componentes de plástico, por ejemplo, las barras aislantes de perfiles compuestos.
Especialmente cuando se utilizan materiales de poliamida como sustratos a barnizar, a menudo hay intervalos muy estrechos, difíciles o incontrolables para los parámetros del proceso que deberían cumplirse para evitar los patrones de error formación de burbujas (por ejemplo humedad residual del sustrato demasiado alta) y cobertura de barniz en polvo insuficiente u otros defectos del barniz, como fluctuaciones en el espesor del barniz (propiedades electrostáticas generalmente insuficientes, por ejemplo humedad residual del sustrato demasiado baja).
Además, en el estado de la técnica, el material polimérico del sustrato a menudo se modifica en volumen, por ejemplo mediante la adición de materiales de relleno conductores de electricidad, de modo que se logra una conductividad (disipabilidad) mejorada en todo el volumen. Además, sin embargo, las propiedades físicas, como por ejemplo la resistencia mecánica y la conductividad térmica, pero también los costes de material, pueden verse afectadas negativamente con este procedimiento.
Por lo tanto, la presente invención se basa en la tarea de proporcionar sustratos en los que la capacidad de barnizado en polvo electrostático se mejore de forma reproducible y estable en el proceso sin que sus propiedades de aislamiento térmico y otras propiedades relevantes del material y el producto, en particular la resistencia a la tracción y la flexión, se reduzcan significativamente.
Esta tarea se soluciona con un sustrato a base de polímero con las características de la reivindicación 1.
Sorprendentemente, ahora se ha descubierto que se pueden aplicar revestimientos sobre cuerpos base de sustrato, lo que mejora significativamente el comportamiento de barnizado en amplias ventanas de proceso (se reduce la formación de burbujas dentro y debajo de la pintura; la atracción del polvo, o bien barniz, y la adherencia del barniz sobre el sustrato se mejora), sin aumentar significativamente la transferencia de calor (en particular por conducción térmica) en el producto obtenido. Además, los sustratos según la invención se pueden producir económicamente y son compatibles con posibles pasos de proceso adicionales, como por ejemplo un pretratamiento químico en húmedo para procesos de anodizado.
Según la invención, se aplica un revestimiento de dos o más estratos sobre un área da superficie de un cuerpo base de sustrato fabricado con un material polimérico, estando formado un primer estrato del revestimiento como capa adhesiva y estando dispuesto en contacto con el área superficial del cuerpo base de sustrato, estando formado un segundo estrato del revestimiento como capa de cubierta barnizable, produciéndose al menos un estrato del revestimiento como estrato con resistencia superficial reducida bajo uso de una proporción de un material no aislante eléctricamente, de modo que resulta una resistividad superficial específica de este estrato de aproximadamente 1010 Ohmios o menos, y estando formado como lámina al menos un estrato del revestimiento.
La capa adhesiva representa un estrato separado que asegura la adherencia de lo(s) estrato(s) adicional(es) del revestimiento según la invención al cuerpo base de sustrato.
La capa adhesiva puede estar concebida especialmente como una capa adhesiva, una capa de imprimación con capa adhesiva o como una capa soldable con el cuerpo base de sustrato.
La resistividad superficial específica del estrato se mide en un estado acondicionado, es decir, después de un almacenamiento a 23 °C /- 2 °C y al 50% /- 10% de humedad relativa del aire, así como de acuerdo con las especificaciones de la norma DIN EN 61340-2 -3. Estratos con una resistividad superficial específica reducida a aproximadamente 1010 Ohmios o menos también se denominan eléctricamente disipativas en lo sucesivo.
A modo de comparación: la resistividad superficial específica de la poliamida PA66 anhidra con un contenido en fibra de vidrio de 25% en peso (contenido de agua < 0,4% en peso) sin adición de aditivos que reducen la resistividad superficial es de aproximadamente 1014 Ohmios. Después de un acondicionamiento, es decir, el almacenamiento definido anteriormente, el contenido de agua aumenta a aproximadamente 1,9% en peso y la resistividad superficial específica disminuye a aproximadamente 1013 Ohmios.
Alternativamente, se puede realizar una medición utilizando un procedimiento rápido en el que se determina una resistividad superficial con electrodos con puntas de medición puntiformes, que es determinable con multímetros digitales disponibles comercialmente hasta aproximadamente 108 Ohmios.
Debido a que la medición de la resistividad superficial con el procedimiento rápido suele proporcionar un valor más elevado que la medición de la resistividad superficial con el procedimiento de prueba estándar descrito anteriormente, en el que la medición se realiza en un área cuadrada, disponiéndose los electrodos en dos lados opuestos del cuadrado, la medición de la resistividad superficial en cada caso permite evaluar si la resistividad específica en una muestra se sitúa o no por debajo de un límite superior de, por ejemplo, 1010 Ohmios, especialmente también por debajo de 109 Ohmios o menos de 108 Ohmios.
Si se obtiene un valor de medición para la resistividad superficial de, por ejemplo, 108 Ohmios o menos, se puede extraer una conclusión sobre la resistividad superficial específica, que en tal caso asciende a menos de 109 Ohmios. Por otro lado, si no se muestra ningún valor que exceda el intervalo de medición del multímetro, esto no permite concluir que la resistividad superficial específica se sitúe por encima de 109 Ohmios; en tal caso, esto debe verificarse nuevamente con un aparato con un intervalo de medición mayor.
La medición de la resistividad superficial específica se puede realizar con precisión de acuerdo con el procedimiento de prueba estándar descrito anteriormente, pero en casos individuales con una geometría de superficie compleja de pequeña escala de una muestra a probar pueden surgir problemas en la aplicación del procedimiento de prueba estándar. Alternativamente, la medición de la resistividad superficial también se puede efectuar aquí en el procedimiento rápido, como se explicó anteriormente.
Además, por supuesto, el revestimiento a utilizar según la invención se puede aplicar en el caso de un cuerpo de ensayo plano suficientemente dimensionado, que está formado por el material polimérico del cuerpo base de sustrato, y después se puede determinar la resistividad superficial específica según el procedimiento estándar.
El material eléctricamente no aislante que reduce la resistividad superficial (específica) como tal se puede caracterizar típicamente como eléctricamente conductivo o semiconductivo.
Los sustratos según la invención demuestran tener buenas propiedades de barnizado en polvo y se pueden distinguir en particular por las siguientes propiedades:
a) una buena atracción de polvo y cobertura homogénea de polvo en la aplicación, en particular pulverización, de un polvo de barniz cargado electrostáticamente sobre el sustrato conectado a tierra o cargado eléctricamente;
b) fijación inmejorable, por ejemplo, mediante cochura, fusión, sinterización o endurecimiento térmico del barniz, sobre todo sin formación de burbujas ni formación de agujeros (defectos) dentro de la capa de barniz o entre sustrato y capa de barniz, especialmente cuando se somete al programa de calentamiento, o bien de temperatura necesario, por ejemplo durante la cochura;
c) una adherencia firme de la capa de barniz al sustrato, de modo que se evita una deslaminación, descamación o un desmoronamiento de la capa de barniz bajo condiciones de uso habituales.
Los procesos de cochura para barnices en polvo generalmente requieren temperaturas de 170°C o más, preferiblemente 180°C o más, y también pueden ser necesarias temperaturas superiores a 200°C.
En este caso, los sustratos se mantienen a una temperatura elevada durante varios minutos, por ejemplo 10 minutos o más tiempo, por ejemplo 20 minutos o más tiempo, para completar la formación de la lámina y la reticulación del barniz en polvo. También pueden ser parte del procedimiento de barnizado pasos de secado en los que el sustrato a menudo se seca previamente a temperaturas moderadas de 80 °C a 150 °C. Tales pasos de secado previstas previamente se utilizan preferentemente, por ejemplo, para reducir o evitar la desgasificación de sustancias volátiles y, en particular, la liberación de humedad residual durante el proceso de cochura del barniz.
De modo preferente, la resistividad superficial asciende a aproximadamente 108 Ohmios o menos, en especial aproximadamente a 107 Ohmios o menos.
El revestimiento de dos o más estratos puede ser autoadhesivo y entonces incluye la capa adhesiva como primer estrato.
Además, la capa adhesiva, como primer estrato del revestimiento de dos o más estratos, se puede aplicar por separado, es decir, independientemente del otro o de los otros estratos del revestimiento, sobre el cuerpo base del sustrato y/o sobre lo(s) otro(s) estrato(s) mediante la aplicación de pegamento, por ejemplo, mediante racleado.
Los pegamentos adecuados son, en particular, pegamentos reactivos, adhesivos termoplásticos, así como pegamentos activables térmicamente. En particular, el pegamento también se puede proporcionar en forma de una cinta adhesiva.
La lámina de dos o más estratos también se puede unir con el cuerpo base de sustrato mediante unión con disolvente o también mediante soldadura, seleccionándose entonces correspondientemente el primer estrato como capa adhesiva.
La unión del revestimiento se puede efectuar con el cuerpo base de sustrato en una gran superficie, en segmentos de superficie o también solo puntualmente.
Se realiza un contacto parcial del revestimiento con el cuerpo base de sustrato, por ejemplo, si el cuerpo base de sustrato presenta escotaduras, brechas u orificios de paso, que están cubiertas, o bien ocultas por medio de un revestimiento continuo, según la invención. Del mismo modo, por ejemplo, un cuerpo base de sustrato puede presentar geometrías, formas o elementos de forma cuyos contornos superficiales no deban o no puedan ser cubiertos por medio de un revestimiento según la invención, por ejemplo ranuras continuas, destalonamientos, canales, huecos o curvas y radios de forma pronunciada en los saliente o saltos. Esto se muestra, por ejemplo, en la figura 2E, en la que el revestimiento no descansa en el cuerpo base de sustrato en toda la superficie.
Además, puede ser necesario o útil no aplicar la capa adhesiva sobre toda la superficie y de forma continua, sino solo parcialmente, por ejemplo solo en líneas o en puntos, con lo cual el revestimiento se une entonces al cuerpo base de sustrato solo en las áreas provistas de la capa adhesiva correspondientemente.
La reducción de la resistividad superficial específica se puede obtener preferiblemente por medio de materiales eléctricamente conductivos o semiconductivos. Estos materiales se seleccionan preferentemente a partir de componentes basados en carbono, en particular negro de carbón conductivo, CNT, fibras de carbono, materiales en capas de carbono, en particular grafito, grafeno y óxido de grafeno, cerámica eléctricamente conductiva y semiconductiva, en particular óxidos de estaño semiconductivos, polímeros eléctricamente conductivos, metales, por ejemplo en forma de capas metálicas, polvos metálicos, escamas metálicas y fibras metálicas.
En el caso de las cerámicas eléctricamente semiconductivas, por ejemplo los óxidos de estaño semiconductivos, se prefiere particularmente el óxido de estaño dopado con indio y dopado con flúor (ITO, o bien FTO). Estos se utilizan en particular en forma de una capa continua o en forma de polvos unidos con polímeros.
El estrato con resistividad superficial reducida también se puede construir a partir de una capa sustancialmente continua de un material eléctricamente conductivo.
Los sustratos preferidos según la invención comprenden el material eléctricamente conductivo en forma de una capa metálica, en particular una capa de aluminio, cobre o plata, presentando la capa metálica preferiblemente un espesor de aproximadamente 500 nm o menos, en particular aproximadamente 200 nm o menos, de modo particularmente preferible aproximadamente 100 nm o menos.
Si se usa aluminio metálico u otro metal fácilmente atacable por vía química como material eléctricamente conductivo, este se usa preferiblemente por debajo de la capa de cubierta, por ejemplo, para evitar una oxidación indeseable a Al2O3, de modo que se evite una reducción de la conductividad eléctrica de la capa.
Por consiguiente, mediante el uso de una capa de cubierta protectora, en particular a partir de un polímero adecuado, se puede mantener la conductividad eléctrica de una capa delgada de metal (por ejemplo, una capa vaporizada con aluminio con un espesor de capa de 100 nm o menos), incluso si los sustratos según la invención se han sometido a baños de pretratamiento químico o electroquímico, por ejemplo, baños de anodizado. Este pretratamiento químico húmedo es un procedimiento común en el proceso de producción de perfiles compuestos de plástico-metal con barnizados en polvo.
En el caso de sustratos particularmente preferidos según la invención, el estrato con material eléctricamente conductivo comprende un material eléctricamente conductivo no metálico que se selecciona a partir de
a) materiales de carbono conductivos, en particular negro de carbón conductivo (hollín conductivo), grafito, grafeno, nanotubos de carbono (CNT) o una capa de carbono;
b) materiales inorgánicos conductivos, en particular óxidos de estaño conductivos;
c) polímeros intrínsecamente conductivos, en particular polímeros con dobles enlaces continuamente conjugados, por ejemplo poliparafenileno, polianilina o politiofeno; y/o
d) materiales poliméricos conductivos, que comprenden un polímero no conductivo y un aditivo que reduce la resistividad eléctrica del polímero no conductivo, que se selecciona en particular a partir de negro de carbón conductivo, grafito, grafeno, CNT y materiales inorgánicos conductivos y polímeros intrínsecamente conductivos.
La capa de carbón mencionada en la variante a) se puede generar, por ejemplo, en un proceso de pulverización catódica u otro proceso de deposición conocido por el especialista.
En otros sustratos preferidos según la invención, la capa con material eléctricamente conductivo comprende un material de fibra con fibras eléctricamente conductivas o semiconductivas, en particular en forma de un material plano, en particular en forma de un fieltro de fibra, un vellón de fibra, un tejido de fibra y/o una estructura de red de fibra, comprendiendo el material de fibra en particular fibras metálicas, fibras de polímero conductivo, fibras de polímero conductivas y/o fibras de carbono.
Según el tipo de fibra, se recomiendan diferentes espesores máximos de fibra, por ejemplo
- fibras de cobre con un espesor de aproximadamente 60 pm o menos,
- fibras de carbono con un espesor de aproximadamente 10 pm o menos,
- nanotubos de carbono (CNT) con un espesor de 100 nm o menos,
- fibras de acero con un espesor de aproximadamente 50 pm o menos, así como
- fibras hechas de polímeros eléctricamente conductivos con un espesor de aproximadamente 50 pm o menos
con buenos resultados.
La orientación de las fibras se selecciona preferiblemente de tal manera que se obtenga un cruce de fibras y una fibra toque una o más fibras y esté en contacto eléctricamente conductivo con estas. Esto se puede verificar mediante una medición macroscópica de la resistencia o también microscópicamente.
La longitud de la fibra es preferiblemente un múltiplo del espesor de la fibra, preferiblemente 5 veces el espesor o más.
Para mantener reducido el espesor absoluto del revestimiento de dos o más estratos se recomienda realizar el estrato con resistividad superficial reducida lo más delgada posible. Esto se simplifica si los propios materiales eléctricamente conductivos son lo más delgados posible o se pueden aplicar lo más delgados posible y si se forma un camino de percolación para la disipación de carga eléctrica incluso con proporciones reducidas de estos materiales.
Por lo tanto, se prefieren partículas eléctricamente conductivas en forma de fibra, en forma de varilla o en forma de laminillas, preferiblemente con una proporción de aspecto A de A > 2, particularmente preferiblemente A > 5. La proporción de aspecto A se define en este caso por medio del cociente de la longitud L en una dirección espacial, por ejemplo x o y, y el espesor D (por ejemplo, de partículas en forma de laminillas o de partículas en forma de varilla o fibra) en una dirección espacial z perpendicular a x, o bien y. Por consiguiente, se considera la relación
Figure imgf000006_0001
Sin embargo, también es posible utilizar partículas esencialmente esféricas o cúbicas siempre que las cantidades utilizadas, o bien las proporciones cuantitativas utilizadas garanticen la conductividad (disipabilidad) eléctrica y reduzcan suficientemente la resistividad superficial específica del estrato.
Las partículas se seleccionan con el espesor más reducido posible en una dirección espacial, en este caso, de modo preferente, los espesores D de las partículas eléctricamente conductivas son de aproximadamente 100 gm o menos, se prefieren particularmente espesores D de aproximadamente 20 gm o menos. Dichas partículas eléctricamente conductivas se pueden presentar dispersas en una matriz eléctricamente no conductiva, por ejemplo un polímero o un material polimérico, y así formar un material eléctricamente conductivo manejable, que a su vez puede formar un estrato eléctricamente disipativo.
En una forma de realización especialmente preferida de la invención, el revestimiento de dos o más estratos presenta en su superficie orientada hacia el cuerpo base de sustrato una capa adhesiva, que se produce a partir de un material eléctricamente conductivo. Este puede ser un pegamento, preferiblemente un adhesivo termoplástico, que presenta acabado eléctricamente conductivo bajo uso de las partículas eléctricamente conductivas o semiconductivas descritas anteriormente.
Un pegamento eléctricamente conductivo de este tipo puede, por ejemplo, coextruirse sobre un cuerpo base de sustrato, raclearse, aplicarse sobre un cuerpo base de sustrato mediante transferencia por medio de rodillos de transferencia, mediante pulverización o de otro modo.
En otra forma de realización especialmente preferida de la invención, la capa de revestimiento se produce a partir de un material eléctricamente conductivo. En este caso se debe asegurar que los materiales se seleccionen adecuadamente y que la disipabilidad eléctrica no se vea afectada por los pasos de manipulación o procesamiento durante el procesamiento posterior, por ejemplo, en baños de anodizado con efecto oxidante.
Los sustratos según la invención comprenden preferentemente un revestimiento de dos o más estratos con un estrato que comprende un material plástico a base de una poliolefina, en particular PP o PE, de EVA, de un poliéster, en particular PET, o de una poliamida, en particular PA6, PA66, PA12, PPA y PA parcialmente aromática, de un polímero vinílico, en particular poliestireno (PS), así como de un copolímero de los polímeros citados anteriormente, en particular en forma de una lámina.
Además, se prefieren sustratos según la invención en los que la lámina de dos o más estratos comprende un estrato con un material de refuerzo, seleccionándose el material de refuerzo en particular a partir de fibras de refuerzo, preferiblemente fibras de vidrio, minerales, carbono o plástico, o de materiales inorgánicos en partículas, preferiblemente óxido de silicio, óxido de aluminio, talco, creta, carbón, silicato o vidrio.
Los sustratos preferidos según la invención comprenden un revestimiento de dos o más estratos en el que al menos uno de los estratos es un material laminar estirado monoaxial o biaxialmente, cuya capa se produce preferentemente a partir de un material polimérico seleccionado entre material polimérico de poliolefina, poliamida o poliéster.
En otro sustrato preferido según la invención, la superficie de la capa de cubierta del revestimiento de dos o más capas se trata previamente para la mejora de la adherencia de una capa de barniz a aplicar posteriormente, en particular una capa de barniz en polvo, en particular mediante una silicatización, un revestimiento de PVD o CVD, un tratamiento de plasma, llama o corona, un tratamiento de decapado y/o la aplicación de una capa de imprimación.
Los métodos de pretratamiento adecuados que incluyen materiales de decapado e imprimación se describen por ejemplo, en G. Habenicht "Kleben", 6a edición 2009, editorial Springer (ISBN 978-3-540-85264-3), capítulo 2.7.15 f, páginas 161 y siguientes, así como capítulo 14.1, páginas 652 y siguientes.
El revestimiento de dos o más estratos sobre el área superficial del cuerpo base de sustrato presenta preferiblemente un espesor de alrededor de 200 pm o menos, en particular de alrededor de 5 pm a alrededor de 100 pm, más preferiblemente de alrededor de 10 pm a alrededor de 80 pm.
El revestimiento de dos o más estratos de los sustratos según la invención se puede unir de forma separable con el cuerpo base de sustrato. En este caso es especialmente fácil un reciclaje de pureza varietal del cuerpo base de sustrato al final del ciclo de vida del producto, ya que el revestimiento de dos o más estratos solo tiene que separarse de las partes del sustrato a reciclar. Por lo tanto, también las capas de barniz que se aplican a continuación se pueden separar del cuerpo base de sustrato de manera especialmente fácil.
A este respecto, la capa adhesiva se puede configurar preferentemente de tal manera que sea atacada, descompuesta o disuelta de manera selectiva por disolventes o productos químicos predeterminados en un paso de reciclaje, o que ciertos parámetros físicos, como por ejemplo altas temperaturas, conduzcan a un desprendimiento.
En el caso de otros requisitos para los sustratos según la invención, se puede prever que el revestimiento de dos o más estratos esté unido de forma inseparable con el cuerpo base de sustrato. En este caso, se requieren preferentemente fuerzas de extracción tan elevadas que el revestimiento se destruye al intentar el desprendimiento mecánico.
Para la unión inseparable del cuerpo base de sustrato con el revestimiento de dos o más estratos son apropiados en especial pegamentos reactivos o de endurecimiento o reticulantes (pegamentos reactivos de 1 componente, 2 componentes, etc.) para la formación de la capa adhesiva. Preferiblemente se utilizan pegamentos de laminado reactivos o de endurecimiento a base de epoxi o poliuretano. Sin embargo, también se pueden utilizar pegamentos a base de disolventes, pegamentos termofusibles, adhesivos termoplásticos o pegamentos en dispersión.
Además, en los sustratos según la invención, el revestimiento de dos o más estratos se puede formar como barrera de difusión contra desgasificaciones, en particular la desgasificación de vapor de agua, del cuerpo base de sustrato.
La barrera de difusión se selecciona, o bien se forma preferiblemente de tal manera que se obtiene una permeabilidad al vapor de agua de aproximadamente 40 g/m2d o menos, medida según la norma DIN 53122 a una temperatura de 38 °C y una humedad relativa del 90%. Más preferiblemente, la permeabilidad al vapor de agua asciende aproximadamente a 20 g/m2d o menos, en especial a aproximadamente 5 g/m2d o menos.
Una buena barrera de difusión del vapor de agua tiene un efecto ventajoso en el resultado del barnizado, ya que en particular se reducen o suprimen desgasificaciones del cuerpo base de sustrato, lo que significa que se pueden evitar defectos, por ejemplo burbujas, debajo o dentro de una capa de barniz aplicada eventualmente.
Según la presente invención, los cuerpos base de sustrato pueden estar presentes en una amplia variedad de formas y materiales. El uso de perfiles de cámara hueca es tan posible como el uso de perfiles de cámara no hueca.
Los sustratos según la invención se pueden formar y utilizar ventajosamente como perfiles de aislamiento térmico, en particular para la producción de elementos de ventanas, puertas y fachadas. Las propiedades de aislamiento térmico requeridas en estos no se ven afectadas notablemente por la aplicación del revestimiento de dos o más estratos. Se conocen ejemplos de perfiles de aislamiento térmico, por ejemplo, a partir del programa de suministro de la marca insulbar® de la firma Ensinger o a partir del documento WO 01/48346 A1.
Preferentemente se seleccionan revestimientos de dos o más estratos en los que el espesor de capa, o bien los respectivos espesores de capa de los estratos individuales, en particular el de los estratos eléctricamente conductivos, se minimizan para mantener la conducción de calor al mínimo.
Preferiblemente se selecciona un revestimiento de dos o más estratos en el que la suma de los productos del espesor de capa respectivo con la conductividad térmica respectiva de un estrato proporciona valores de 1,0 x 10-4 (W m /m K), es decir (W/K), o menos. Este cálculo de la conductividad térmica se deriva del cálculo "Coeficiente de transmisión de calor respecto a la longitud del área de unión del marco de vidrio" en la norma DIN EN ISO 10077-1:2010-05, Apéndice E3. Sin embargo, a diferencia de las especificaciones de la norma, el cálculo en el presente caso se refiere únicamente al revestimiento de dos o más estratos de los sustratos según la invención y no al cuerpo base de sustrato (el perfil básico). En este caso, los valores de conductividad térmica se pueden tomar de materiales conocidos en bases de datos, hojas de datos y tablas o se pueden medir con procedimientos adecuados.
Un ejemplo para aclaración: un revestimiento no según la invención a partir de aluminio laminado convencionalmente con un espesor de capa del estrato de aluminio laminado de aproximadamente 20 pm y un valor de conductividad térmica A de aproximadamente 236 W/m.K, así como una capa de pegamento acrílico con un espesor de estrato de aproximadamente 10 pm y un valor de conductividad térmica A de aproximadamente 0,18 W /m K da como resultado una suma de los productos de A-espesor de aproximadamente 4,72 x 10-3 (W.m/m.K), es decir (W/K).
A diferencia de esto, por ejemplo, un revestimiento de varios estratos según la invención con un espesor de aproximadamente 50 pm, que comprende varios estratos de plástico, incluido un primer estrato autoadhesivo (valor de A aproximadamente 0,24 W/mK) y dos estratos separados internos metalizados con aluminio, respectivamente con un espesor de aproximadamente 50 nm (valor de A aproximadamente 236 W/mK), una suma de los productos de A-espesor de aproximadamente 2,38 x 10-5 (W/K).
Los cuerpos base de sustrato adecuados para la aplicación como perfil aislante son familiares para un especialista y están ampliamente descritos en la literatura. Normalmente se emplean perfiles rectos en sección transversal perpendicularmente a la dirección longitudinal, en forma de hueso, de tipo deflector, angulosos, acodados, desplazados y/o provistos de cámaras huecas. Dichos perfiles pueden tener zonas o elementos funcionales adicionales, como por ejemplo ganchos, ranuras, flechas y/o canales de atornillado.
En general, la presente invención puede realizarse en forma de un sustrato que está diseñado como pieza moldeada para una aplicación en exteriores, en particular como pieza moldeada con la función de un elemento de sujeción o un elemento de cobertura.
El cuerpo base de sustrato es preferiblemente un perfil, por ejemplo, un perfil de plástico extruido o pultrusionado; pero también es concebible que otros cuerpos base de sustrato también estén provistos de un revestimiento según la invención como revestimiento funcional, por ejemplo, piezas moldeadas por inyección o componentes tipo sándwich.
De acuerdo con la invención, como sustratos son de especial importancia: piezas moldeadas con la función de un elemento de sujeción o elemento de cobertura en el área de la tecnología de plantas para energías renovables, por ejemplo, plantas eólicas, de energía solar, de energía hidráulica, o también en el área de automoción, transporte, para aparatos de jardín, así como para aparatos de deporte y recreativos.
En formas preferidas de realización de la invención, el material polimérico del cuerpo base de sustrato comprende materiales de refuerzo, en particular seleccionados a partir de materiales de refuerzo en forma de fibras y partículas, más preferiblemente seleccionados a partir de esferas de vidrio, esferas de vidrio huecas, fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras cerámicas, partículas cerámicas, partículas poliméricas o fibras poliméricas. Los cuerpos base de sustrato también pueden contener elementos metálicos como elementos funcionales o de refuerzo, por ejemplo, herrajes o alambres de refuerzo.
Según la presente invención, los cuerpos base de sustrato también pueden realizarse porosos o porosos en áreas parciales.
Los cuerpos base de sustrato adecuados son generalmente productos de plástico alargados, preferiblemente perfiles de plástico extruidos o pultrusionados. Estos están disponibles en una variedad de geometrías, o bien formas.
Los sustratos procesados adicionalmente según la invención pueden tener una capa de barniz en polvo que, en particular, tiene un espesor de capa en el intervalo de aproximadamente 10 gm a aproximadamente 300 gm, preferiblemente de aproximadamente 60 gm a aproximadamente 200 gm. La capa de barniz en polvo se aplica en particular por medio de un proceso de cochura-barnizado en polvo.
El revestimiento de dos o más estratos aplicado según la invención sobre el cuerpo base de sustrato se puede diseñar de manera sencilla de modo que supere los procesos de manipulación y procesamiento esencialmente sin daños y, en particular, tolere la cochura de un barniz en polvo a temperaturas de hasta más de 200 °C y tiempos de residencia de hasta unos 30 minutos.
El revestimiento de dos o más estratos aplicado sobre el cuerpo base de sustrato según la invención también puede configurarse químicamente resistente en particular, de modo que permanezca esencialmente inalterado incluso en las condiciones de anodizado o baños de anodización y se conserve la capacidad de barnizado electrostático del sustrato. Dichos revestimientos presentan preferiblemente un estrato que contiene aluminio metálico dispuesta debajo de la capa de cubierta o un estrato con negro de carbón conductivo, pudiendo este último actuar también como capa de cubierta bajo tales condiciones.
El revestimiento aplicado según la invención sobre el área superficial del cuerpo base de sustrato se puede configurar de muchas maneras, en particular como un revestimiento continuo o de gran área de la superficie.
Una superficie denominada visible, específicamente una superficie que es potencialmente visible en la aplicación final, del cuerpo base de sustrato se dota preferiblemente del revestimiento según la invención.
Sin embargo, también es posible equipar una superficie no visible en la aplicación final con el revestimiento, en particular la parte posterior de un cuerpo base de sustrato, ya que los efectos electrostáticos presentes también pueden actuar a través del cuerpo de sustrato y hacer barnizable electrostáticamente el lado visible no revestido entonces. En este caso, puede ser ventajoso utilizar una lámina que no sea estable a la temperatura, que provoca una buena atracción del polvo en el lado visible durante el proceso de barnizado, pero después se desprende durante el siguiente paso de barnizado-cochura y, por lo tanto, ya no contribuye a la conducción de calor en el producto final.
Para determinados casos de aplicación, también se pueden dotar de un revestimiento pequeñas áreas superficiales del cuerpo base de sustrato.
En este caso, el revestimiento se aplica entonces de forma selectiva sobre una o varias áreas superficiales predeterminadas, menores y/o mayores del cuerpo base de sustrato, que está/están previstas para un posterior revestimiento electrostático, en particular un barnizado en polvo, o que discurre/discurren esencialmente en paralelo a un área superficial del sustrato que está prevista para un revestimiento electrostático, en particular un revestimiento en polvo.
Según otro aspecto, la presente invención se refiere a un procedimiento para la producción de un sustrato a base de polímero barnizable, en particular barnizable con polvo electrostáticamente, con las características de la reivindicación 21.
El procedimiento según la invención comprende:
- provisión de un cuerpo base de sustrato a base de polímero, que comprende un material polimérico con un primer polímero,
- aplicación de un revestimiento de dos o más estratos que comprende un primer estrato como capa adhesiva, así como un segundo estrato como capa de cubierta apta para barnizado sobre un área superficial del cuerpo base de sustrato del sustrato a revestir, poniéndose en contacto el primer estrato como capa adhesiva con el área superficial del cuerpo base de sustrato, produciéndose al menos un estrato del revestimiento como estrato con resistividad superficial reducida bajo uso de una proporción de un material eléctricamente no aislante, de modo que resulta una resistividad superficial específica de este estrato de aproximadamente 1010 Ohmios o menos, y formándose al menos un estrato del revestimiento como lámina.
Los sustratos según la invención se pueden barnizar con una cuota elevada de cobertura de barniz en la aplicación de una capa de barniz, en particular en la aplicación electrostática de una capa de barniz en polvo, de modo que se puede obtener una apariencia muy homogénea de la superficie barnizada.
Según la invención, también se puede obtener una cuota elevada de cobertura de barniz de una manera reproducible y estable al proceso cuando los sustratos están secos, es decir, los contenidos de humedad residual en el cuerpo base de sustrato ascienden aproximadamente a 0,5% en peso o menos, en particular aproximadamente a 0,3% en peso o menos. Esta propiedad es particularmente ventajosa para los procesos de barnizado de materiales poliméricos higroscópicos (por ejemplo, materiales a base de poliamida).
La cuota de cobertura de barniz se puede determinar pulverizando un área de referencia representativa con barniz en polvo o barniz en aerosol y determinando entonces la proporción del área sin aplicación de pintura, ya sea directamente o después de la cochura. Para la evaluación son apropiadas imágenes de microscopio óptico fieles a escala, no distorsionadas, con un aumento de 50 veces. Un área de referencia representativa presenta, por ejemplo, 25 mm de longitud en las direcciones longitudinal y transversal y se sitúa preferiblemente en el área visible directa del sustrato. Después se determina las proporciones de áreas dentro de esta área de referencia que no están cubiertas por barniz (= área exenta de barniz). Esto se puede realizar mediante medición manual o mediante una determinación de la integral de área asistida por software. Si es necesario, este análisis se puede repetir en diferentes áreas de referencia y después se puede formar un valor promedio. La cuota de cobertura de barniz se calcula entonces según:
Área exenta de barniz en mm2
Cobertura de barniz en% = 100% ( 1 ------------------------------------------------Área de referencia total en mm- )
2
En el caso de perfiles compuestos con superficies irregulares y/o destalonamientos y en el caso de perfiles en los que el sustrato según la invención está presente directamente adyacente a componentes metálicos sobresalientes de efecto apantallante (similar a una "jaula de Faraday"), la cobertura de barniz se puede reducir localmente. Estas áreas no deben considerarse áreas de referencia representativas.
Según una variante del procedimiento según la invención, el revestimiento de dos o más estratos se aplica sobre un área superficial del cuerpo base de sustrato que está prevista para un barnizado posterior, en particular un barnizado en polvo.
En el procedimiento según la invención, el revestimiento de dos o más estratos se proporciona preferiblemente como material de banda y se aplica al cuerpo base de sustrato.
El procedimiento según la invención se puede utilizar de manera especialmente ventajosa en el caso de áreas superficiales que, después del barnizado en polvo, representan un área superficial visible en la aplicación final.
Según una variante alternativa del procedimiento según la invención, el revestimiento de dos o más estratos se aplica sobre un área superficial del cuerpo base de sustrato que está dispuesta esencialmente en paralelo a un área superficial que está prevista para un posterior barnizado en polvo. Aquí, el barniz en polvo no se aplica sobre la capa de cubierta del revestimiento, sino sobre un área superficial exenta de revestimiento del cuerpo base de sustrato.
El procedimiento según la invención también se puede llevar a cabo de tal manera que primero se aplique el primer estrato como capa adhesiva sobre el cuerpo base de sustrato y a continuación se aplique, o bien se apliquen el segundo estrato y, opcionalmente, otros estratos del revestimiento sobre el primer estrato.
En muchas aplicaciones, los sustratos según la invención se usan en combinación con al menos un perfil metálico y, por lo tanto, se someten a un barnizado en polvo.
A este respecto es ventajoso que el revestimiento de dos o más estratos se aplique previamente sobre el cuerpo base de sustrato sobre el sustrato, que está unido con al menos un perfil metálico, por ejemplo un perfil de aluminio, de tal manera que. tras la unión del sustrato con el perfil metálico, el revestimiento tenga un contacto físico con el perfil metálico.
El contacto puede ser tal que el revestimiento, o bien su estrato con resistividad superficial reducida entre en contacto eléctricamente conductivo con el perfil metálico. Entonces se puede lograr una buena atracción y deposición del polvo durante el revestimiento con polvo, principalmente a través de un mecanismo denominado conectado a tierra.
Según otra variante, se puede obtener una buena atracción del polvo a través de un denominado mecanismo capacitivo incluso sin un contacto eléctricamente conductivo con el perfil metálico. Aquí es posible que el revestimiento se aplique sobre el cuerpo del sustrato sin ningún contacto con el perfil metálico.
En el caso del mecanismo conectado a tierra en el sentido de la presente invención, una carga aplicada a través de partículas de polvo cargadas electrostáticamente se descarga del sustrato por medio de una línea eléctrica conectada a tierra. De este modo se evita que se formen, o bien se acumulen fuerzas electrostáticas repulsivas durante la aplicación del polvo.
En el sentido de la presente invención, en el caso del mecanismo capacitivo se proporciona, entre otras cosas, una capacidad en el sustrato para la absorción de carga eléctrica; esta no se descarga inicialmente, sino que solo se distribuye en áreas mayores, con lo que se reducen las fuerzas de campo eléctrico efectivas (fuerzas de repulsión entre partículas de polvo cargadas).
Según una variante del procedimiento según la invención, el sustrato se une con al menos un perfil metálico, en particular un perfil de aluminio, aplicándose el revestimiento de dos o más estratos sobre el cuerpo base de sustrato de tal manera que, tras la unión del sustrato con el perfil metálico, el estrato del revestimiento con una resistividad superficial reducida presenta un contacto físico con el perfil metálico.
Esto se puede realizar, por ejemplo, haciendo que el estrato del revestimiento con resistividad superficial reducida sobresalga lateralmente en el borde del revestimiento de tal manera que el estrato con resistividad superficial reducida pueda ponerse en contacto directamente con el perfil metálico.
Alternativamente, por ejemplo, el perfil de aluminio se puede preparar de tal manera que, durante el proceso de enrollado para la producción de perfiles compuestos de plástico-aluminio, las estructuras tipo dientes en el aluminio ("moleteado") se infiltren en el revestimiento y penetren al menos hasta el estrato conductivo o disipativo y entren directamente en contacto con este. Esto es preferible si se presenta una estructura de varios estratos del revestimiento y el segundo estrato y/o estratos adicionales entre el estrato conductivo o disipativo y el segundo estrato son eléctricamente aislantes.
Según otra variante del procedimiento según la invención, el cuerpo base de sustrato se une con al menos un perfil metálico, en particular un perfil de aluminio, y el estrato del revestimiento de dos o más estratos con resistividad superficial reducida, opcionalmente el revestimiento de dos o más estratos en su conjunto, tras la unión del cuerpo base de sustrato con el perfil metálico, se aplica sobre el cuerpo base de sustrato de tal manera que el estrato con resistividad superficial reducida presente un contacto físico con el perfil metálico. Aquí es particularmente fácil obtener una apariencia superficial uniforme de las superficies para la unión de metal-plástico.
Estas y otras ventajas y configuraciones ventajosas de la presente invención resultan de la siguiente descripción de las figuras y los ejemplos.
Muestran en particular:
Figuras 1A a 1D una representación esquemática de la producción de un sustrato según la invención en varias variaciones;
Figuras 2A a 2F otros ejemplos de realización de un sustrato según la invención como parte de perfiles compuestos de metal-plástico;
Figuras 3A y 3B ejemplos de realización de revestimientos de dos estratos para la producción de sustratos según la invención en representación esquemática;
Figuras 4A a 4G varios ejemplos de realización de revestimientos de varios estratos para la producción de sustratos según la invención;
Figuras 5A a 5D representación detallada de una sección de la Figura 2A en varias variantes;
Figuras 6A a 6D sustratos barnizados con polvo según la invención con diferente cobertura de barniz; y Figura 7 una representación esquemática de una configuración de medición para la determinación de la resistividad superficial en un procedimiento rápido.
Las figuras descritas en particular a continuación son representaciones esquemáticas que no son fieles a escala real y en particular no reflejan proporciones reales de los espesores de capa de los estratos, tampoco entre sí. Las secuencias de estratos mostradas son ejemplares y se pueden variar de muchas formas según la invención. Con respecto a la nomenclatura, en el sentido de la invención aquí se hace referencia a una primer y a un segundo estrato, con referencia a las definiciones tomadas en la reivindicación 1. Entre el primer estrato según la invención y el segundo estrato según la invención se pueden situar otros estratos, por lo que un segundo estrato del revestimiento de la secuencia geométrica no tiene que representar necesariamente el segundo estrato del revestimiento en el sentido de la invención.
En el ejemplo de un denominado perfil aislante, la Figura 1 muestra un sustrato 10, 30, 50, 70, 90 según la invención en diferentes variaciones en las diversas Figuras parciales 1A, 1B, 1C, 1D, o bien 1E, que presentan en su totalidad un cuerpo base de sustrato 12, que presenta una configuración acodada en sección transversal perpendicularmente a su dirección longitudinal en ambos lados, estando formados los llamados salientes de enrollado 14 y 16 en ambas áreas marginales de la parte acodada.
El cuerpo base de sustrato 12 normalmente se extruye, opcionalmente también se somete a pultrusión, y entonces se presenta ya en la forma mostrada en la Fig. 1 con la sección transversal acodada y los salientes de enrollado formados 14 y 16.
Según la invención, sobre este cuerpo base de sustrato 12 se aplica un revestimiento de dos o más estratos 18, 38, 58, 78, o bien 98, que presenta diferente configuración en las figuras 1A, 1B, 1C, 1D y 1E.
En la Figura 1A, el revestimiento de dos o más estratos 18 se extiende con sus áreas marginales 20 y 22 hasta un saliente de enrollado 14, o bien el otro saliente de enrollado 16. Esto tiene como consecuencia que, en una unión del sustrato 10 con perfiles metálicos mediante enrollado, se puede producir un contacto físico de los perfiles metálicos con el revestimiento de dos o más estratos 18, como se explicará aún en particular en relación con la Figura 2A. En la Figura 1B, un revestimiento 38 de dos o más estratos se extiende con sus áreas marginales 40, 42 hasta y alrededor de los salientes de enrollado 14 y 16.
En la Figura 1C se muestra una variante del sustrato 50 según la invención, en el que el perfil aislante (sustrato) 50 está provisto de un revestimiento 58, que cubre con sus áreas marginales 60, 62 aún una parte del área acodada del perfil aislante 50, pero no toca las áreas de los salientes de enrollado 14 y 16, sino que, por el contrario, mantiene una distancia con estas que, en estado enrollado, es suficiente para evitar un contacto físico con los perfiles metálicos (compárese con la Figura 2C).
En la Figura 1D se muestra un ejemplo de un sustrato 70 según la invención, en el que el perfil aislante (sustrato 70) está cubierto solo en una mitad con un revestimiento 78 en sección transversal, que a su vez se extiende hacia uno de los salientes de enrollado, el saliente de enrollado 16, desde el área marginal 82 del revestimiento 78. Aquí, después del enrollado, como en la forma de realización de la Figura 1A, se produce de nuevo un contacto físico entre el revestimiento 78, o bien su zona marginal 82, y el perfil metálico.
En la Figura 1E se muestra otra forma de realización del sustrato 90 según la invención, en el que el revestimiento solo cubre áreas seleccionadas de la superficie del cuerpo base de sustrato 12, estando dividido en este caso el revestimiento 98 en cuatro elementos de revestimiento en forma de tira 100, 101, 102, 103.
También en esta forma de realización de la Figura 1E se evita un contacto físico del revestimiento 98 con los perfiles metálicos en estado enrollado, como puede verse análogamente en la Figura 2D.
En la Figura 2, las Figuras parciales 2A, 2B, 2C, 2D, 2E y 2F muestran diferentes formas de realización de sustratos según la invención, que están unidos a perfiles metálicos para formar un perfil compuesto de plástico-metal. Tras el montaje mostrado en la Figura 2, estos perfiles compuestos están diseñados para ser revestidos con una capa de barniz, en particular una capa de barniz en polvo, conjuntamente tanto en el área del sustrato según la invención como también de los perfiles metálicos correspondientes.
Los detalles de las diferentes formas de realización de la Figura 2 son los siguientes:
la figura 2A muestra un perfil compuesto de metal-plástico 110 con un sustrato 10 según la invención y un primer y un segundo perfil metálico 114, 116, que están unidos al saliente de enrollado 14, o bien al saliente de enrollado 16 del sustrato, o bien perfil aislante 10 según la invención mediante enrollado.
Los salientes de enrollado 14 y 16 se introducen en este caso en ranuras 118, 119 de los perfiles metálicos 114, o bien 116, y después se fijan las citadas partes de perfil 115 y 117 de los perfiles metálicos 114, o bien 116, mediante un proceso de enrollado mediante un ajuste positivo y/o de fuerza por medio de una deformación de los martillos de enrollado.
A este respecto se consigue un contacto físico de los perfiles metálicos 114 y 116 con el revestimiento 18 de dos o más estratos del perfil aislante 10.
Si el perfil metálico, o bien los perfiles metálicos, están provistos de un moleteado de dientes afilados, también se puede formar un contacto eléctricamente conductivo de la capa eléctricamente conductiva con el perfil metálico, o bien con los perfiles metálicos, con suficiente presión durante el enrollado, si el revestimiento presenta una capa de cubierta eléctricamente aislante, es decir, un estrato con una resistividad superficial específica superior a 1010 Ohmios
En la Figura 2B se muestra un perfil de metal-plástico 120, en el que el sustrato 30 según la invención está unido a un primer perfil metálico 124 y a un segundo perfil metálico 126 en forma de un perfil aislante.
A este respecto, la unión se obtiene a través de la introducción de los salientes de enrollado 14 y 16 del perfil aislante 30 en las ranuras 128, 129 y subsiguiente enrollado, produciéndose de nuevo un contacto físico de los perfiles metálicos 124 y 126 con el revestimiento de dos o más estratos 38 del perfil aislante 30. El contacto físico entre los perfiles metálicos 124, 126 y el revestimiento de dos o más estratos 38 del perfil aislante 30 es posible aquí sobre una superficie mayor, ya que las áreas marginales 40, 42 del revestimiento de dos o más estratos 38 se extiende sobre un área más grande de los salientes de enrollado 14, 16.
Por el contrario, en la forma de realización de la Figura 2C se da un perfil compuesto de metal-plástico 130, en el que un sustrato según la invención en forma de un perfil aislante 50 está unido a través de sus salientes de enrollado 14 y 16 a un primer perfil metálico 134 y un segundo perfil metálico 136, como ya se describió anteriormente, a través de una unión enrollable.
El revestimiento 58 de dos o más estratos del perfil aislante 50 presenta zonas marginales 60, 62 que mantienen una distancia respecto a los perfiles metálicos en estado montado del perfil compuesto de metal-plástico 130.
Mientras que en las formas de realización de las Figuras 2A y 2B se produce un contacto físico del estrato con resistividad superficial reducida del revestimiento de dos o más estratos 18, o bien 38 con el perfil metálico o los perfiles metálicos, que también puede ser eléctricamente conductivos, en el ejemplo de realización de la Figura 2C se prescinde deliberadamente de la posibilidad de una unión eléctricamente conductiva entre los perfiles metálicos 134, 136 por un lado y el estrato con resistividad superficial reducida del revestimiento 58 por otro lado, de modo que aquí se utiliza un mecanismo capacitivo en un revestimiento de polvo electrostático.
El mismo principio se aplica a un perfil compuesto de metal-plástico 140, como se muestra en la Figura 2D, en el que se utiliza un perfil aislante 142 junto con dos perfiles metálicos 144, 146 y la unión entre los perfiles metálicos por un lado y el perfil aislante 142 por otro lado se obtiene de nuevo mediante un enrollado de los salientes de enrollado 14 y 16 del cuerpo base de sustrato 12.
En esta forma de realización del sustrato/perfil aislante 142 según la invención está previsto que se aplique un revestimiento de dos o más estratos 148 únicamente en el área del perfil aislante 142 que no está acodada, de modo que la distancia espacial entre las áreas marginales del revestimiento 148 y los perfiles metálicos 144 y 146 se da aún más claramente que en el ejemplo de realización de la Figura 2C. En este ejemplo de realización ejemplar de la Figura 2D se utiliza de nuevo el mecanismo capacitivo en el caso de un revestimiento de polvo electrostático.
En otro ejemplo de realización, en la Figura 2E se muestra un perfil compuesto de metal-plástico 160, en el que el cuerpo base de sustrato 12 con los salientes de enrollado 14 y 16 se une primero mediante enrollado con un perfil metálico 164 y otro perfil metálico 166. Solo entonces se efectúa un revestimiento 168 de dos o más estratos tanto en un área superficial del cuerpo base de sustrato 12 como también extendiéndose más allá con áreas marginales 170, 172 en áreas superficiales de los perfiles metálicos 164, o bien 166. También en esta forma de realización se produce de nuevo un contacto físico y, en caso dado, eléctricamente conductivo entre el revestimiento 168 por un lado y los perfiles metálicos 164 y 166 por otro lado.
En este ejemplo, el perfil metálico 166 está provisto de una forma adaptada para generar un aspecto atractivo particularmente homogéneo del perfil compuesto de metal-plástico 160, en el que el revestimiento de dos o más estratos 168 está enrasado con una saliente 167 del perfil metálico 166.
Este ejemplo de realización también muestra que, según la invención, el revestimiento 168 no tiene que descansar necesariamente en toda su área sobre la superficie del cuerpo de base de sustrato 12, sino que también puede mantener una distancia con respecto al mismo, por ejemplo, en el área de ranuras continuas, destalonamientos, canales, huecos, orificios de paso o curvas pronunciadas y radios en salientes o saltos, como se muestra en la Figura 2E, en la que el revestimiento no descansa en toda su área sobre el cuerpo base de sustrato.
Finalmente, la Figura 2F muestra un perfil compuesto de metal-plástico 180, en el que se utiliza un sustrato según la invención en forma de una barra aislante 182, que por un lado comprende un cuerpo de base de sustrato 12 con salientes de enrollado 14 y 16 formados sobre el mismo, que están unidos a su vez a los perfiles metálicos 184, 186 respectivamente a través de una unión enrollable. Por otro lado, sin embargo, antes del montaje (enrollado) del perfil aislante 182, se aplicó un revestimiento de dos o más estratos 188 sobre su cuerpo de sustrato 12, pero en una superficie del cuerpo base de sustrato 12 que discurre paralelamente a la superficie 189 del cuerpo base de sustrato que se dotará de una capa de barniz a continuación. También aquí está previsto que el revestimiento de dos o más estratos 188 esté en contacto físico con los perfiles metálicos 184 y 186, de modo que aquí se pueda utilizar un mecanismo conectado a tierra eléctricamente en el caso de revestimiento electrostático, si es necesario.
En aras de la simplicidad, las capas de barniz aplicadas electrostáticamente no se muestran en las ilustraciones de la Fig 2. En estos ejemplos mostrados, estas últimos se aplican sobre las superficies dispuestas en la parte superior en la dirección del dibujo de los perfiles compuestos de metal-plástico provistos del revestimiento de dos o más estratos.
La Figura 3 muestra dos alternativas para un revestimiento de dos estratos que se puede utilizar en los sustratos según la invención, en particular también los mostrados en las Figuras 1 y 2, mostrándose en la Figura 3A un revestimiento 190 con un primer estrato 192, que está formado como una capa adherente (capa adhesiva), así como un segundo estrato 194, que se produce bajo uso de un material que reduce la resistividad superficial específica de este estrato 194 a un valor de aproximadamente 1010 Ohmios o menos.
Un material polimérico cargado con negro de carbón conductivo, por ejemplo, PET, en particular en forma de una lámina, es particularmente adecuado para la capa 194 para esta clase de revestimientos.
En una disposición alternativa de estratos, como se muestra en el revestimiento de dos estratos 195, según la Figura 3B está previsto un primer estrato 196 en forma de una capa adhesiva, que al mismo tiempo adopta la función de un estrato con resistividad superficial reducida. Como segundo estrato 198, en este caso se emplea una capa de cubierta, por ejemplo en forma de una lámina polimérica, que actúa como capa protectora para el primer estrato (capa adhesiva) 196 con resistividad superficial reducida.
Si el estrato con resistividad superficial reducida no es al mismo tiempo el estrato que forma la capa de cubierta en un revestimiento de dos o más estratos según la invención, entonces no se puede medir la resistividad superficial específica directamente en la superficie del revestimiento. En este caso, es aconsejable separar la estructura de estratos del revestimiento, por ejemplo mecánicamente (deslaminar), para poder medir la resistividad superficial específica directamente en el estrato conductivo expuesto o el estrato con resistividad superficial reducida.
En la Figura 4 se muestran varias variantes de revestimientos de varios estratos, que también se pueden utilizar con sustratos según la invención, en particular los que se muestran en las Figuras 1 y 2.
Según la ilustración de la Figura 4A está previsto un revestimiento de varios estratos 200, que está construido en tres estratos y, además de un primer estrato 202, que está formado como una capa adhesiva, incluye un estrato adicional 204 con resistividad superficial reducida, que está cubierto finalmente por un segundo estrato, que está formado como capa de cubierta 206. En esta forma de realización del revestimiento de varios estratos, la selección de materiales para la reducción de la resistividad superficial en el estrato adicional 204 se puede efectuar a partir de una amplia gama de materiales, en particular también a partir de materiales metálicos, que posiblemente estarían sujetos a una corrosión durante el procesamiento posterior, ya que estos están completamente cubiertos y protegidos por la capa de cubierta 206. Esta estructura de estratos se puede producir, por ejemplo, simplemente a partir de una lámina polimérica finamente metalizada que está equipada con un sistema de pegamento 202 como capa adhesiva (primer estrato) en el lado de la metalización 204, actuando entonces la lámina polimérica 206 como segundo estrato, o bien capa de cubierta.
En la Figura 4B se muestra una realización de cuatro estratos como revestimiento de varios estratos 210, en el que se aplica un estrato 214 como capa soporte, por ejemplo, a partir de una lámina polimérica, sobre un primer estrato 212 (capa adhesiva). A continuación se dispone sobre esta otro estrato 216 con resistividad superficial reducida. La superficie del revestimiento 210 forma entonces una capa de cubierta 218 (segundo estrato en el sentido de la invención), que también permite utilizar materiales sensibles a la corrosión como materiales para reducir la resistividad superficial del estrato 216.
En la figura 4C está presente esencialmente la estructura de capas de la Figura 4B, formándose, no obstante, en el revestimiento de varios estratos 230, además del primer estrato 232 (capa adhesiva), un estrato 234 que está formado como capa soporte, otro estrato 236 con resistividad superficial reducida, así como un estrato como capa de unión 238, por ejemplo a partir de un pegamento de laminación para una mejor cohesión de estratos. Esta estructura se cubre de nuevo por otra capa 240, que presenta propiedades adhesivas especiales para la adhesión de un sistema de barniz a aplicar. La estructura de estratos de la forma de realización de la Figura 4C se puede realizar, por ejemplo, como un material laminar autoadhesivo que se puede aplicar fácilmente sobre el cuerpo base de sustrato.
En el caso de un revestimiento de varios estratos 250 de la Figura 4D, en la construcción del revestimiento 250, inicialmente está previsto un primer estrato 252 como una capa adhesiva, sobre la que se dispone otro estrato en forma de una capa soporte 254. Después se dispone sobre la capa soporte 254 un estrato con resistividad superficial reducida, que a su vez está cubierto por una capa protectora o soporte 258. La superficie del revestimiento 250 está entonces formada por una capa 260, que también está formada con una resistividad superficial reducida.
Ambos estratos 256, 260 con resistividad superficial reducida pueden contener respectivamente materiales diferentes en proporciones diferentes, ajustándose en cualquier caso la resistividad superficial específica de un estrato al valor de 1010 Ohmios o menos.
Si el estrato 260 está realizado deliberadamente a partir de un metal no inerte, como por ejemplo aluminio, se puede efectuar una oxidación de este estrato, entre otros, en un proceso de anodizado. La capa de un óxido de aluminio producida en posición 260 forma entonces una capa de cubierta barnizable que, debido a la estructura química del óxido de aluminio, presenta buenas propiedades de adherencia para un barnizado. Dado que el estrato interno 256 con resistividad superficial reducida permanece intacto debido a la capa protectora 258, todavía se da el requisito previo para una buena cobertura de barniz y se obtiene una estructura que entonces corresponde aproximadamente a la mostrada en la Figura 4C.
Finalmente, en la Figura 4E se muestra un revestimiento de varios estratos 270 que, basado en un primer estrato 272 como una capa adhesiva, presenta otro estrato 274 en forma de capa soporte, así como otro estrato 276 con resistividad superficial reducida colocada sobre este. Sobre esta estructura se coloca otro estrato 278 con la función como capa que cohesiona la estructura de estratos, que se produce, por ejemplo, a partir de un pegamento de laminación, seguida de otro estrato 280 que presenta una resistividad superficial reducida.
El estrato 280 con resistividad superficial reducida se cubre por otro estrato 282, que adopta la función de otra capa soporte, que finalmente se cubre por otro estrato 284 (el segundo estrato en el sentido de la invención), que presenta la función de una capa de cubierta y una capa que crea, o bien asegura una unión adhesiva con un sistema de barniz a aplicar posteriormente sobre el revestimiento.
Esta estructura se puede realizar de manera que los estratos 274 y 282 sean idénticos y, opcionalmente, los estratos 276 y 280 también sean idénticos. Esto se puede realizar fácilmente de tal manera que, por ejemplo, dos bandas de una lámina de plástico metalizada una vez (metalización 276, 280 y lámina de plástico 274, 282) se puedan pegar entre sí por medio de un pegamento de laminación 278. Sobre este laminado se puede aplicar un primer estrato 272 y otro estrato 284.
La Figura 4F muestra esquemáticamente la estructura de un revestimiento 300 a utilizar según la invención con un primer estrato 302 como una capa adhesiva, otro estrato 304 que está formado como capa de soporte, así como otro estrato 306 colocado sobre este, que presenta una resistividad superficial reducida.
A continuación, sobre este estrato 306 se aplican otros dos estratos 308 y 310 que, como ya se ha descrito en la Figura 4C, actúan como capa de unión, así como a modo de capa de cubierta (o segundo estrato en el sentido de la invención), presentando esta última propiedades adhesivas especiales para la adherencia de un sistema de barniz a aplicar.
En contraste con la estructura de revestimiento de la Figura 4C, ambos estratos superiores 308 y 310 están formados con una anchura menor, de modo que en ambos lados del revestimiento 300 hay un saliente 314, constituido por los estratos 302, 304 y 306, que posibilita que el estrato 306, parcialmente descubierto de este modo, con resistividad superficial reducida, pueda ponerse en contacto físicamente de manera directa con un perfil metálico y, por lo tanto, pueda conectarse de manera eléctricamente conductiva.
La Figura 4G muestra otra estructura ejemplar de un revestimiento 320 a aplicar sobre un cuerpo base de sustrato según la invención, con un primer estrato 322, que está formado como capa adhesiva. En este ejemplo de realización, como en todos los demás ejemplos de realización de la invención, el primer estrato 322 se puede aplicar junto con los demás estratos sobre el cuerpo base de sustrato o también por separado, colocándose el (los) estrato(s) adicional(es) preferiblemente de manera conjunta sobre la capa adhesiva 322.
En la estructura del revestimiento 320, al primer estrato 322 sigue otro estrato 324 en forma de una lámina de PET, así como un estrato metálico 326 con resistividad superficial reducida a partir de aluminio. El estrato siguiente 328 está formado por un pegamento de laminación, que asegura una unión permanente del estrato 326 con el estrato siguiente 330. El estrato 330 es otro estrato con resistividad superficial reducida y está hecho de aluminio, el estrato 332 está constituido a su vez por una lámina de PET. Un estrato 336 con resistividad superficial reducida está unido a los estratos ya descritos a través de otro estrato 334 a partir de un pegamento de laminación. Finalmente, un estrato 338 formado a partir de una lámina de PET como primer estrato forma una capa de cubierta barnizable del revestimiento 320.
El uso de más de un estrato con resistividad superficial reducida tiene la ventaja de aumentar la capacidad eléctrica del revestimiento, por lo que tales revestimientos se recomiendan particularmente cuando se debe aplicar un revestimiento en polvo según un procedimiento capacitivo. Asimismo, la permeabilidad, por ejemplo para vapor de agua, se puede reducir fácilmente mediante tales estructuras de estratos complejas, presentándose varios estratos con efecto de barrera, por ejemplo con revestimiento de aluminio.
En el detalle de la Figura 5A, la Figura 5 muestra un corte de la Figura 2A, a saber, la parte del perfil compuesto 110 en la que el cuerpo de enrollado 16 se encaja en la ranura de la pieza metálica 116, produciéndose aquí mediante enrollado un contacto físico del revestimiento 18 con el denominado martillo de enrollado 117 del perfil metálico 116.
Este contacto entre el revestimiento 18 y el martillo de enrollado 117, o bien el perfil metálico 116, puede realizarse de diferentes formas, como se muestra esquemáticamente en las Figuras 5B a 5D. Como revestimiento 18 se muestra un revestimiento de varios estratos, que en el caso de las figuras 5B y 5C corresponde en términos de estructura de capas a la estructura mostrada esquemáticamente en la Figura 4C, mientras que en la Figura 5D se usa un revestimiento 300 de la Figura 4F.
En la Figura 5B se produce un contacto mecánico entre el martillo de enrollado 117 del perfil metálico 116 y el revestimiento 18, o bien 230, no produciéndose aquí una ninguna unión eléctricamente conductiva entre el perfil metálico 116 y el estrato 236 con resistividad superficial reducida.
La situación es diferente en la Figura 5C, en la que la superficie del martillo de enrollado 117 del perfil metálico 116 está moleteada en el lado en contacto con el revestimiento y presenta una especie de perfil dentado 320, que penetra a través de ambos estratos superficiales 238, 240 y está en contacto con el estrato 236, de modo que aquí se produce también un contacto eléctricamente conductivo o disipativo entre el perfil metálico 116 y el estrato 236 con resistividad superficial reducida.
En otra alternativa, que se muestra en la Figura 5D, como revestimiento 18 se usa el revestimiento 300, que se muestra en la Figura 4F, en la que el saliente 314 en el borde del revestimiento 300 entra en contacto físico con el martillo de enrollado 117 durante el proceso de enrollado, realizándose también un contacto eléctricamente conductivo entre el perfil metálico 116 y el revestimiento, o bien el estrato 306, estando descubierto el estrato 306 con resistividad superficial reducida en el área 314.
La Figura 6 muestra de manera ejemplar la determinación de la cobertura de barniz de sustratos con revestimiento de polvo convencionales y según la invención, mostrando la Figura 6A una imagen microscópica óptica en aumento de 50 veces, en la que se aplicó un barniz en polvo blanco sobre un cuerpo base de sustrato negro convencional (sin revestimiento según la invención). Ya en la estructura de color o el patrón se observa que la cobertura de barniz es incompleta y que la capa de barniz se presenta dividida en muchas áreas aisladas o en forma de isla.
Como puede verse en la Figura 6B, esta imagen de la Figura 6A se convierte en una imagen en blanco y negro y después se evalúa en relación con las partes de superficie blancas, lo que en este caso da como resultado una cobertura de barniz del 47,2%.
En la Figura 6C se muestra un sustrato según la invención en la misma resolución que las Figuras 6A y 6B con un revestimiento de barniz blanco aplicado sobre un revestimiento según la invención, mostrándose en la Figura 6D la misma superficie después de una conversión a una imagen en blanco y negro. Aquí ya se identifica claramente una cobertura de barniz homogénea. Aquí se logró una cobertura de barniz del 100% bajo las mismas condiciones de barnizado que en la muestra de la Figura 6A/B.
Ejemplos
Los siguientes materiales se utilizaron para la producción de revestimientos según la invención:
Material A: revestimiento con una estructura de estratos como se muestra en la Figura 4G. Aquí se presenta un laminado peliculado, constituido por una pila de aproximadamente 40 gm a 43 gm de espesor a partir de tres láminas de plástico (láminas de poliéster (PET), estratos 324, 332, 338) con un espesor de aproximadamente 10 gm a aproximadamente 13 gm respectivamente), estando cada lámina de PET metalizada con aluminio respectivamente (espesor de la metalización por lámina de PET respectivamente <80 nm, estratos 326, 330, 336). Las tres láminas metalizadas están unidas entre sí mediante un pegamento de acrilato (estratos 328, 334) y forman entonces el laminado peliculado. El laminado peliculado presenta, por lo tanto, tres estratos con resistividad superficial reducida. A este respecto, como segundo estrato en el sentido de la reivindicación 1 se presenta una capa de PET descubierta (estrato 338). Debido a la estructura laminada descrita están presentes estratos de metalización internos. Como primer estrato (estrato 322) se selecciona una capa adhesiva separada de un adhesivo termoplástico a base de acrilato, cuyo espesor de capa se sitúa aproximadamente en 20 gm a 30 gm.
Material B: revestimiento con una estructura de estratos como la que se muestra en la Figura 4A a base de una lámina de PET con un espesor de aproximadamente 10 gm a aproximadamente 15 gm. La lámina (segundo estrato 206) está metalizada por un lado con aluminio (estrato 204), el espesor de la metalización asciende a < 40 nm. La lámina metalizada (estratos 204, 206) se pega sobre un cuerpo base de sustrato por medio de un pegamento reticulante aplicado por separado (capa adhesiva o primer estrato 202), de modo que la metalización descansa directamente sobre el pegamento de la capa adhesiva. Por lo tanto, la metalización es un estrato interno. La capa adhesiva se forma a partir del pegamento reticulante (pegamento híbrido constituido por un polímero terminado en silano de 1 componente, reticulante por humedad) con un espesor de capa aplicado de aproximadamente 20 gm a aproximadamente 40 gm.
Cuerpo base de sustrato: Como cuerpo base de sustrato se utilizaron perfiles aislantes disponibles comercialmente (en color negro) de tipo insulbar® REG e insulbar® LO18 de la firma Ensinger GmbH. Estos perfiles aislantes están constituidos por los materiales TECATHERM® 66GF (poliamida 66 con 25% de proporción de fibra de vidrio), o bien TECATHERM® LO (mezcla de poliamida 66+éter de polifenileno con 20% de proporción de fibra de vidrio (GF)). El contenido de humedad de los perfiles de plástico, o bien del cuerpo base del sustrato, se cuantificó según el método de Karl Fischer (DIN EN ISO 15512).
En los siguientes ejemplos, los sustratos, o bien cuerpos base de sustrato, se unen opcionalmente a perfiles de aluminio disponibles comercialmente mediante enrollado para dar perfiles compuestos.
Los ensayos de barnizado se llevaron a cabo con un barniz en polvo blanco de tipo SA816G Interpon D1036 (fabricante: Akzo Nobel Powder Coatings GmbH). El barniz en polvo se aplicó con una pistola de polvo disponible comercialmente para revestimiento en polvo electrostático y se cochuró en un horno a 200°C durante 20 minutos.
Para mediciones por medio de procedimiento rápido se utiliza un aparato de medición manual electrotécnico disponible comercialmente, un denominado multímetro, aquí un multímetro del tipo Fluke 177 (Fluke Deutschland GmbH), que se acciona entonces en el modo de "medición de resistividad". La estructura de ensayo se muestra esquemáticamente en la Figura 7 en relación con la medición en una muestra de un revestimiento 230 de la Figura 4C estructurado según la invención. Los electrodos usados presentan típicamente puntas de medición puntiformes.
En este caso, en un aparato de medición 400, dos electrodos 402, 404 con puntas de medición puntiformes expuestas 406, 408 se conectan al aparato 400 y se colocan en la superficie descubierta 410 a analizar de la estructura en capas del revestimiento 230 respectivamente a una distancia X que es mayor que el diámetro de las puntas de medición 406, 408 (X asciende, por ejemplo, a 1 cm). Para ello se desprendieron parcialmente los estratos 238 y 240. En este caso, la muestra 230 debe descansar sobre un fondo eléctricamente no conductivo (por ejemplo, una placa de plexiglás; no mostrada).
Ejemplo 1: medición de la resistividad superficial de materiales
Se realizaron mediciones de la resistividad superficial respectiva en muestras de ensayo según la invención y no según la invención. Para ello, la medición se realizó tanto con un aparato de medición según la norma DIN EN 61340-2-4 para la determinación de la resistividad superficial específica, teniendo el aparato de medición un límite inferior de medición de aproximadamente 1 x 105 Ohmios, como también el procedimiento rápido descrito anteriormente con un límite superior de medición de aproximadamente 5 x 107 Ohmios.
Ejemplo 1a (Referencia): Medición sobre un perfil aislante comercial insulbar® REG (sin revestimiento)
Se constata que no se presenta conductividad eléctrica, o bien se presenta una resistividad superficial demasiado alta. Los valores se reflejan en la Tabla 1.
Ejemplos 1b y 1c: mediciones en un laminado peliculado de varios estratos presente por separado (material A) con capa de PET exterior y metalización subyacente
Este laminado se puede utilizar para producir un revestimiento según la invención sobre un cuerpo base de sustrato. Para un cálculo aproximado del producto de A-espesor se supone en total un espesor de capa de 42 pm de polímero (láminas de PET y pegamento de laminación de acrilato) con un valor de conductividad térmica de 0,24 W/mK, así como tres estratos de aluminio de 80 nm respectivamente (es decir, un espesor sumado de 240 nm de aluminio) con un valor de conductividad térmica de 236 W/mK (aluminio puro).
El resultado de 6.7 x 10-5 W/K se sitúa por debajo de 1 x 10-4 W/K y, por lo tanto, indica una transferencia de calor baja y, por lo tanto, deseable. Incluso después de incluir un adhesivo termoplástico para unir el laminado a la superficie del perfil base (suposición: pegamento de 30 pm a 0,18 W/mK; todavía proporciona adicionalmente un producto de A-espesor de 5,4 x 10-6 W/K), con un total de 7,2 x 10-5 W/K no se sobrepasa el valor límite de 1 x 10-4 W/K.
En el Ejemplo 1b, se analizó la conductividad eléctrica de la superficie exterior del laminado, que representa un segundo estrato según la invención. Se constata que no se presenta conductividad eléctrica, o bien se presenta una resistividad superficial (específica) demasiado alta.
En el Ejemplo 1c, se descubrió preparativamente uno de los estratos metalizados internos. Para este propósito, el laminado se deslaminó mecánicamente, de modo que se pudo examinar la resistividad superficial de un estrato interior metalizado. Este estrato descubierto vaporizado con aluminio con resistividad superficial reducida mostraba entonces una conductividad eléctrica según ambos procedimientos de medición.
Ejemplo 1d (Referencia): prueba de una lámina de aluminio laminada
Este estrato de metal puro de aluminio laminado mostraba entonces una conductividad eléctrica según ambos procedimientos de medición. El producto del espesor del estrato de aluminio laminado (espesor: 11 pm) y el valor de conductividad térmica de 236 W/mK para aluminio puro proporciona un valor aproximado de 2,6 x 10-3 W/K y, por lo tanto, indica una transferencia de calor alta y, por lo tanto, indeseable. Las láminas de aluminio laminadas con espesores tan grandes en el intervalo de pm se usan generalmente como reflectores IR en perfiles compuestos complejos, pero se usan perpendiculares a la dirección principal de transmisión de calor, con lo cual estas no pueden contribuir negativamente a la conducción de calor. Debido a la alta conductividad térmica, tales láminas no son adecuadas para su uso en perfiles de aislamiento térmico, esencialmente en paralelo a la dirección principal de transmisión de calor.
Ejemplos 1e y 1f: mediciones en una lámina de PET metalizada con aluminio por un lado
Esta lámina revestida se puede utilizar para producir un revestimiento según la invención. Para un cálculo aproximado del producto de A-espesor se supone un espesor de capa de un máximo de 15 pm de polímero (lámina de PET) con un valor estimado de conductividad térmica de 0,24 W/mK, así como una capa de metalización de aluminio con un máximo de 40 nm de espesor de capa y una conductividad térmica de 236 W/mK (aluminio puro).
El resultado del producto A-espesor de 1,3 x 10-5 W/K, o bien después de la inclusión de una capa adhesiva gruesa (más 1,2 x 10-5 W/K según estimación: 40 pm de pegamento con 0,3 W/mK) de 2,5 x 10-5 W/K se sitúa por debajo de 1 x 10-4 W/K y, por lo tanto, indica una transferencia de calor convenientemente baja. La prueba de conductividad eléctrica ahora muestra una buena conductividad con una resistividad superficial específica de < 1x105 Ohmios, o bien un valor de aproximadamente 3,0 x 103 Ohmios según la prueba rápida en la medición del lado de la vaporización metálica (Ejemplo 1e). La medición del lado de PET de la lámina (Ejemplo 1f) muestra resistividades superficiales eléctricas altas, que se sitúan fuera del intervalo de medición de la prueba rápida y, según el procedimiento normalizado DIN EN 61340-2-4, proporcionan una resistividad superficial específica con un valor de 1,21 x 1015 Ohmios.
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Ejemplo 2: Resultados de barnizado en polvo de perfiles compuestos
Ejemplo 2a (Referencia): perfil compuesto de plástico-aluminio, constituido por perfiles aislantes de tipo insulbar® REG, así como semicoquillas apropiadas
Antes del barnizado en polvo se secaron los perfiles compuestos se secaron hasta una humedad residual en el perfil de < 0,3% en peso. Se constata que, tras el barnizado y la cochura, la aplicación de barniz sobre el perfil de plástico es incompleta y la cobertura de barniz varía mucho. La cuota de cobertura de barniz se sitúa solo en el intervalo de aproximadamente 40% a 55%.
Ejemplo 2b: perfil compuesto de plástico-aluminio, constituido por perfiles aislantes de tipo insulbar® REG con revestimiento de material A
Se equipó un perfil aislante con un material A como revestimiento según la invención. Se produjo un perfil compuesto junto con semicoquillas de aluminio apropiadas. El revestimiento con el material A se confeccionó de tal manera que se obtuvo una situación de enrollado según la Figura 2A.
Los perfiles compuestos producidos de esta manera se secaron hasta una humedad residual en el perfil de plástico de < 0,3% en peso antes del barnizado en polvo. Se constata que se obtiene una cobertura de polvo uniforme en la aplicación de polvo. Después de la cochura se obtiene una capa de barniz uniforme homogénea (cuota de cobertura de barniz del 100%) sobre el perfil de plástico, que se corresponde en gran medida en estructura superficial y cubierta con la capa de barniz formada sobre las coquillas de aluminio del perfil compuesto. Por lo tanto, el revestimiento puede evaluarse como óptimo.
Ejemplo 2c (referencia): perfil compuesto de plástico-aluminio, constituido por perfiles aislantes de tipo insulbar® REG y semicoquillas de aluminio apropiadas
Las uniones de perfiles no se secaron antes del barnizado en polvo y se procesaron con una humedad residual en el perfil de plástico > 1% en peso. Se constata que, en la aplicación de polvo, se obtiene una cobertura de polvo de toda la superficie. Sin embargo, después del paso de barnizado-cochura, llaman la atención negativamente las diferencias de espesor de la capa de barniz, que se manifiestan en diferencias de claridad debido al sustrato negro translúcido. Asimismo, en parte llama la atención negativamente una formación muy marcada de burbujas en el área de la capa de barniz aplicada sobre el perfil de plástico. Estas burbujas se pueden atribuir a la desgasificación de humedad residual y representan un patrón de error indeseable, claramente visible a simple vista.
Ejemplo 2d: perfil compuesto de plástico-aluminio, constituido por perfiles aislantes de tipo insulbar® REG, equipado con material A y semicoquillas de aluminio apropiadas
El revestimiento se confeccionó de tal manera que se generó una situación de enrollado según la Figura 2A. Los perfiles compuestos no se secaron antes del barnizado en polvo y se procesaron con una humedad residual en el perfil de plástico de > 1% en peso. Se constata que, en la aplicación de polvo, se obtiene una cobertura de polvo uniforme con una cuota del 100%. Después de la cochura se obtiene una capa de barniz uniforme homogénea sobre el perfil de plástico, que se corresponde en gran medida en estructura superficial y cubierta con la capa de barniz sobre las coquillas de aluminio del perfil compuesto. Por lo tanto, el revestimiento es óptimo.
Ejemplo 2e (referencia): perfil compuesto de plástico-aluminio, constituido por perfiles aislantes de tipo insulbar® LO18, así como semicoquillas de aluminio apropiadas
Antes del barnizado en polvo, el perfil compuesto se secó hasta una humedad residual en el perfil de plástico de < 0,3% en peso. Se constata que, tras el barnizado y la cochura, la aplicación de pintura en el perfil de plástico es incompleta y la cuota de cobertura media de barniz se sitúa solo alrededor del 50%.
Ejemplo 2f: perfil compuesto de plástico-aluminio, constituido por perfiles aislantes de tipo insulbar® LO18, que están equipados con material B según la invención, así como semicoquillas de aluminio apropiadas
El perfil compuesto obtenido corresponde a la situación de enrollado según la Figura 2C. La estructura de estratos del material B corresponde a la estructura de estratos según la Figura 4A. Antes del barnizado de polvo, los perfiles compuestos se secaron hasta una humedad residual en el perfil de plástico de < 0,3% en peso. Se constata que se obtiene una cobertura de polvo uniforme en la aplicación de polvo. Después de la cochura se obtiene una capa de barniz uniforme homogénea (cuota de cobertura de barniz del 100%) sobre el perfil de plástico, que se corresponde en gran medida en estructura superficial y cubierta con la capa de barniz sobre las coquillas de aluminio del perfil compuesto. Por lo tanto, el revestimiento es óptimo.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Sustrato a base de polímero, que comprende un cuerpo base de sustrato hecho bajo uso de un material polimérico y un revestimiento de dos o más estratos aplicado sobre un área superficial del cuerpo base de sustrato, estando formado un primer estrato del revestimiento como una capa adhesiva y estando dispuesto en contacto con el área superficial del cuerpo base de sustrato, estando formado un segundo estrato del revestimiento como capa de cubierta barnizable, produciéndose al menos un estrato del revestimiento como estrato con resistividad superficial reducida bajo uso de una proporción de un material no aislante eléctricamente, de modo que resulta una resistividad superficial específica de este estrato de alrededor de 1010 Ohmios o menos, y estando formado como lámina al menos un estrato del revestimiento.
2. Sustrato según la reivindicación 1, estando formada la capa adhesiva como una capa de pegamento, una capa de imprimación con una capa adhesiva o como una capa soldable con el cuerpo base de sustrato.
3. Sustrato según la reivindicación 1 o 2, ascendiendo la resistividad superficial específica del estrato con resistividad superficial reducida aproximadamente a 109 Ohmios o menos, más preferiblemente alrededor de 108 Ohmios o menos; y/o siendo el material eléctricamente no aislante que se utiliza en la producción del estrato con resistividad superficial un material metálico, en particular seleccionado a partir de aluminio, cobre y/o plata, y presentando el estrato con resistividad superficial reducida preferiblemente un espesor de alrededor de 500 nm o menos, preferiblemente alrededor de 200 nm o menos, más preferiblemente alrededor de 100 nm o menos, y estando formado en particular como capa metálica.
4. Sustrato según una de las reivindicaciones 1 a 3, comprendiendo el estrato con resistividad superficial específica reducida un material no metálico eléctricamente conductivo o semiconductivo, que se selecciona a partir de
a) materiales de carbono conductivos, en particular negro de carbón conductivo, grafito, grafeno, nanotubos de carbono (CNT) o una capa de carbono;
b) materiales inorgánicos conductivos, en particular óxidos de estaño conductivos;
c) polímeros intrínsecamente conductivos; y/o
d) materiales poliméricos conductivos, que comprenden un polímero no conductivo y un aditivo que reduce la resistencia eléctrica del polímero no conductivo, que se selecciona en particular a partir de negro de carbón conductivo, grafito, grafeno, CNT y materiales inorgánicos conductivos y polímeros intrínsecamente conductivos.
5. Sustrato según una de las reivindicaciones 1 a 4, comprendiendo el estrato con material eléctricamente conductivo un material fibroso con fibras eléctricamente conductivas o semiconductivas, en particular en forma de material plano, en particular en forma de un fieltro de fibra, un vellón de fibra, un tejido de fibra y/o una estructura de red de fibra, comprendiendo el material de fibra en particular fibras metálicas, fibras de polímero conductivo, fibras de polímero conductivas, CNT y/o fibras de carbono; y/o
produciéndose el primer estrato del revestimiento de dos o más estratos como capa adhesiva bajo uso de un material eléctricamente conductivo o semiconductivo; y/o
produciéndose el segundo estrato con una capa de cubierta bajo uso de un material eléctricamente conductivo o semiconductivo.
6. Sustrato según una de las reivindicaciones 1 a 5, presentando el revestimiento de dos o más estratos un estrato que comprende un material plástico a base de poliolefina, en particular PP o PE, de EVA, de poliéster, en particular PET, de una poliamida, en particular PA6, PA66, PA12, PPA y PA parcialmente aromática, de un polímero vinílico, en particular poliestireno (PS), y/o de un copolímero de los polímeros citados anteriormente; y/o
comprendiendo el revestimiento de dos o más estratos un estrato con un material de refuerzo, seleccionándose el material de refuerzo en particular a partir de fibras de refuerzo, preferiblemente fibras de vidrio, minerales, carbono o plástico.
7. Sustrato según con una de las reivindicaciones 1 a 6, siendo uno de los estratos del revestimiento de dos o más estratos una lámina estirada monoaxial o biaxialmente, produciéndose este estrato preferentemente a partir de un material polimérico de poliolefina, poliamida o poliéster; y/o
estando tratada previamente la superficie de la capa de cubierta del segundo estrato del revestimiento de dos o más estratos para la mejora de la adherencia de una capa de barniz a aplicar posteriormente, en particular una capa de barniz en polvo, en particular por medio de silicatización, un revestimiento de PVD o CVD, un tratamiento de decapado, un tratamiento de rugosidad de la superficie, un tratamiento de plasma, llama o corona y/o la aplicación de una capa de imprimación.
8. Sustrato según una de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el revestimiento de dos o más estratos en el área superficial del cuerpo base de sustrato presenta un espesor de aproximadamente 200 pm o menos, en particular de aproximadamente 5 pm a aproximadamente 100 pm, más preferiblemente de aproximadamente 10 pm a aproximadamente 80 pm; y/o
dando por resultado la suma de los productos del espesor respectivo de un estrato y el valor de la conductividad térmica del respectivo estrato para todos los estratos del revestimiento un valor total de aproximadamente 1 x 10-4 W/K o menos.
9. Sustrato según una de las reivindicaciones 1 a 8, estando unido el revestimiento de dos o más estratos de forma separable al cuerpo base de sustrato; y/o
estando unido el revestimiento de dos o más estratos de forma no separable al cuerpo base de sustrato.
10. Sustrato según una de las reivindicaciones 1 a 9, estando formado el revestimiento de dos o más estratos como barrera de difusión contra desgasificaciones, en particular contra desgasificaciones en forma de vapor de agua, del cuerpo base de sustrato; y/o
presentando el sustrato una capa de barniz en polvo que, en particular, presenta un espesor de capa en el intervalo de aproximadamente 10 pm a aproximadamente 300 pm, preferiblemente de aproximadamente 60 pm a aproximadamente 200 pm;
aplicándose opcionalmente la capa de barniz en polvo sobre la capa de cubierta del revestimiento de dos o más estratos con una cobertura de barniz de aproximadamente 90% o más, en particular aproximadamente 95% o más, de modo particularmente preferible aproximadamente 98% o más.
11. Sustrato según una de las reivindicaciones 1 a 10, estando formado el sustrato como perfil de aislamiento térmico, en especial para la producción de elementos de ventanas, puertas y fachadas.
12. Procedimiento para la producción de un sustrato a base de polímero barnizable con polvo electrostáticamente, comprendiendo el procedimiento:
- provisión de un cuerpo base de sustrato a base de polímero que comprende un material polimérico con un primer polímero,
- aplicación de un revestimiento de dos o más estratos, que comprende un primer estrato como una capa adhesiva, así como un segundo estrato como capa de cubierta barnizable sobre un área superficial del cuerpo base de sustrato del sustrato a revestir, poniéndose en contacto la capa adhesiva del primer estrato con el área superficial del cuerpo base de sustrato, produciéndose al menos un estrato del revestimiento como una capa con resistividad superficial reducida bajo uso de una proporción de un material no aislante eléctricamente, de manera que resulta una resistividad superficial específica de este estrato de alrededor de 1010 Ohmios o menos, y estando formado al menos un estrato del revestimiento como lámina.
13. Procedimiento según la reivindicación 12, aplicándose el revestimiento de dos o más estratos sobre un área superficial del cuerpo base de sustrato, que está prevista para un posterior barnizado en polvo; o
aplicándose el revestimiento de dos o más estratos sobre un área superficial del cuerpo base del sustrato, que está dispuesta sustancialmente en paralelo a un área superficial que está prevista para un posterior barnizado en polvo.
14. Procedimiento según la reivindicación 12 o 13, proporcionándose el revestimiento de dos o más estratos como material de banda y aplicándose sobre el cuerpo base de sustrato; y/o
aplicándose primero el primer estrato con la capa adhesiva sobre el cuerpo base de sustrato y aplicándose posteriormente el segundo estrato y, opcionalmente, otros estratos del revestimiento sobre el primer estrato; y/o
uniéndose el sustrato a al menos un perfil metálico, en particular un perfil de aluminio, y aplicándose el revestimiento de dos o más estratos sobre el cuerpo base de sustrato de tal manera que, tras la unión del sustrato con el perfil metálico, el estrato del revestimiento con una resistividad superficial específica reducida presenta un contacto físico con el perfil metálico.
15. Procedimiento según una de las reivindicaciones 12 a 14, uniéndose el cuerpo base de sustrato a al menos un perfil metálico, en particular un perfil de aluminio, y aplicándose el estrato del revestimiento de dos o más estratos con resistividad superficial reducida, opcionalmente el revestimiento de dos o más estratos en su conjunto, tras la unión del cuerpo base de sustrato al perfil metálico, sobre el cuerpo base de sustrato de tal manera que el revestimiento de dos o más estratos en particular presenta un contacto físico con el perfil metálico; y/o
realizándose, tras la aplicación del revestimiento de dos o varias estratos, un barnizado, en particular un barnizado por cochura en polvo.
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