MXPA97008809A - Procedimiento para preparar una hoja de materia plastica, esta hoja y el encristalado que la comprende - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un procedimiento para preparar una hoja de material plástico revestida con un barniz duro sobre cuando menos una de sus caras, que comprende las etapas sucesivas que consiste en:1) preparar una hoja de material plástico mediante inyección;2) aplicar el barniz sobre la hoja;y 3) calentar el conjunto a una temperatura cuando menos igual a la temperatura de reblandecimiento del material plástico que constituye la hoja;el barniz de cuando menos una parte central de ese conjunto esta libre de cualquier otro contacto mecánico que aquel con esa hoja;hoja plana o abombada transparente que se obtiene de esa manera;su aplicación como pieza para un automóvil, que comprende una parte transparente que forma encristalado y como encristalado para automóvil.

Description

PROCEDIMIENTO PARA PREPARAR UNA HOJA DE MATERIA PLÁSTICA, ESTA HOJA Y EL ENCRISTALADO QUE LA COMPRENDE DESCRIPCIÓN La presente invención se relaciona con la preparación de hojas de material plástico, sobre todo destinadas a aplicaciones en las cuales se requieren una excelente transparencia u otras propiedades ópticas. Es el caso, por ejemplo, de los encristalados de la construcción o de los vehículos de transporte, que se podrían planear substituir, cuando menos para cumplir con exigencias particulares, por hojas de material plástico.

En relación con el vidrio, los materiales plásticos son más ligeros, lo que constituye una ventaja determinante para los vehículos urbanos de motor eléctrico, en la medida en que un aumento de su autonomía es crucial. En ese tipo de vehículos, se podría aun planear el realizar con un material plástico de un solo bloque, puertas enteras, aun costados completos de la carrocería, incluyendo las ventanas, y pintar eventualmente una parte inferior. De una manera general, la ligereza de las superficies transparentes es interesante en relación con los vehículos de transporte modernos, en la medida en que el progreso técnico va de par en par con la integración al encristalado, de funciones siempre más numerosas (calentamiento del encristalado trasero, antena de radio, descarchador del parabrisas, coloración para impedir el calentamiento del habitáculo en caso de fuerte radiación solar, incorporación de compuestos electrocro os, colocación de carteles con informes sobre el parabrisas, etc...), y con superficies encristaladas continuamente incrementadas. De eso resulta un peso general más importante del vehículo, nocivo sobre el plano del consumo de energético. Por otra parte, los materiales plásticos pueden procurar, en relación con el vidrio, condiciones de seguridad mejoradas, y una protección contra el robo superior, debido al hecho de su resiliencia superior. Un triunfo no menos importante de los materiales plásticos en relación con el vidrio, reside en su aptitud superior a transformarse más fácilmente en formas complejas. Finalmente, la aptitud de las hojas de material plástico que se deforman más o menos de manera reversible, permite planear modos de instalación en las aberturas de la carrocería considerablemente simplifica-dos con trinquete, tanto por el interior como por el exterior del vehículo. A la inversa, esta rigidez relativamente pequeña que acaba de mencionarse, constituye evidentemente una desventaja en relación con el vidrio, al mismo título que una transparencia y propiedades ópticas inferiores, y principalmente, una rayabilidad superior. Hasta la fecha, se adoptaron varios intentos para procurar superar esa desventaja. Según un primer intento, se forman mediante extrusión, unas tiras planas de material plástico, se recorta una pieza a las dimensiones requeridas, se fija sobre un dispositivo de termoformación, se procede a la termofor-mación mediante contacto con cuando menos una superficie sólida del molde y, eventualmente con la ayuda de aire comprimido o con aspiración. Las propiedades ópticas de una hoja extruída de esa manera no son satisfactorias. Según un segundo intento, se procede directamente a la inyección del material plástico en un molde de forma adaptada. La complejidad de la fabricación de los dispositivos de inyección es proporcional a aquella de las formas que se desean obtener; el costo de esos dispositivos se afecta en esas condiciones. Además, le falta flexibilidad a esta técnica, en el sentido de que cada forma de pieza que se tiene que obtener, necesita la puesta en obra de un dispositivo de inyección particular. Además, cuando el objetivo es las formas prácticamente no planas, más que ligeramente abombadas o complejas de alguna otra manera que sea, se observa una repartición no homogénea de la materia en el molde, aun respetando rigurosamente las condiciones operatorias óptimas, tales como temperatura/viscosidad, presión. Esta falta de homogeneidad, es nociva para las propiedades ópticas del producto. Según los dos intentos que preceden, la puesta en forma se efectúa mediante contacto con una superficie sólida, en general metálica. Por supuesto, se vuelven a encontrar las imperfecciones de esta superficie sólida sobre el material plástico que se pone en forma. Debido a este hecho, la obtención de buenas propiedades ópticas, se subordina a una operación de pulido de la superficie del molde y/o de la pieza moldeada. Por otra parte, la rayabilidad de los materiales plásticos, mencionada en lo que precede, es tal que, en sus aplicaciones ópticas o en elementos transparentes, es necesario revestir las piezas que se ponen en forma, con un barniz duro. Esta operación se acompaña, de manera bien conocida por los especialistas, con problemas de descascarado del barniz, más sensibles en el caso de superficies de formas complejas. Además, se planea únicamente el formar el barniz duro a una temperatura interior a la temperatura de deformación o reblandecimiento del material plástico, cuya forma se preserva integramente durante esta operación. Ese tipo de condiciones de formación del barniz son excesivamente limitantes y suscitaron importantes esfuerzos para elaborar barnices que se forman a temperaturas suficientemente bajas y, paralelamente, termoplásticas a temperaturas de reblandecimiento elevadas. Por lo tanto, subsistía la necesidad de un procedimiento para obtener piezas de material plástico, sobre todo transparente o destinadas a aplicaciones ópticas, en el cual se evitarían la calidad mediocre óptica inherente a la técnica de extrusión o también debida a la puesta en forma mediante contacto de las superficies sólidas imperfectas, la repartición no homogénea de la materia en el molde de inyección, así como el problema de descascarado del barniz, y en el cual muchos barnices podrían ponerse en obra asociados con muchos materiales plásticos en condiciones de compatibilidad satisfactorias. Estos objetivos se realizan ahora mediante la invención, que tiene como objeto un procedimiento para preparar una hoja de material plástico revestido en su totalidad o en parte, con un barniz duro, en el cual se procede sucesivamente a: - la preparación mediante inyección de una hoja de material plástico; - la aplicación del barniz sobre la ho a; y - el calentamiento del conjunto a una tempera-tura cuando menos igual a la temperatura de reblandecimiento del material plástico que constituye la ho a; el barniz de cuando menos una parte central de ese conjunto, está libre de cualquier otro contacto mecánico que aquel con esa hoja. En primer lugar, los triunfos de la inyección en relación con la extrusión sobre el plano de las propiedades ópticas, se ponen aquí a provecho. Todavía es más interesante la posibilidad, abierta por la invención, de calentar el material plástico en su campo de reblande-cimiento después de la aplicación del barniz. Esto permite asociar las composiciones de barnices duros más diversos, incluso los mejores conocidos hoy en día, con muchos termoplásticos comunes y corrientes, de temperaturas de reblandecimiento bajas, y finalmente poco caros. Se conoce que el tratamiento de la ho a sobre la cual el barniz se aplica previamente, a una temperatura relativamente elevada, es favorable a la adherencia del barniz duro final y a su resistencia a la abrasión con pérdida mínima de las calidades ópticas en el caso de hojas transparentes. La característica según la cual este tratamiento tiene lugar en ausencia de cualquier otro contacto del barniz de una parte central cuando menos de la hoja, con un elemento extraño que aquel con la hoja, es además una garantía de la mejor preservación posible de eventuales calidades ópticas; permite evitar la formación de burbujas o de resquebrajado durante el endurecimiento del barniz. De conformidad con la presente invención, la tercera etapa del procedimiento, que consiste en calentar el conjunto, puede conducirse según dos variantes principales. Según la primera, cuando menos una parte central no revestida de barniz de cuando menos una cara de la hoja de material plástico, está en contacto con una superficie que puede garantizar las propiedades ópticas requeridas del producto final, sobre todo con una superficie de vidrio. Según una tercera variante, la tercera etapa se efectúa con cuando menos una parte central de la hoja revestida de barniz libre de cualquier contacto mecánico, es decir únicamente sometida a la acción de la gravedad.

Según un modo de realización excelente y particularmente preferido, la hoja preparada al salir de la primera etapa de inyección, es prácticamente plana o ligeramente abombada. En efecto, es mucho más fácil obtener una superficie de molde perfectamente pulida para ese tipo de formas, esto tanto más que la superficie de la hoja es importante. Correlativamente, la obtención de superficies transparentes que presentan buenas propiedades ópticas, se facilita entonces. Por otra parte, la inyección, en un primer tiempo, de la hoja según una forma sencilla, prácticamente plana, garantiza una repartición homogénea de la materia en el molde, igualmente favorable del punto de vista óptico. Además y por supuesto, la aplicación del barniz es mucho más fácil sobre una superficie casi plana que sobre un substrato de forma más compleja. Finalmente para elementos transparentes laterales de vehículos de transporte, el mismo molde de inyección puede utilizarse para fabricar elementos derechos y elementos izquierdos, según formas planas en una primera etapa; una etapa ulterior de abombado puede ser precedida, según los casos, de una operación de volteado. Según un modo de realización preferido, la hoja de materia plástica revestida cuando menos parcialmente de barniz, se mantiene, durante la etapa de calentamiento en el campo del reblandecimiento de la materia, sobre un apoyo periférico y se somete a un abombado, de manera similar a lo que se practica usualmente para el vidrio.

Las materias plásticas que pueden utilizarse para poner en obra la invención, por ejemplo son el poli-carbonato (PC) tal como se obtiene sobre todo a partir de Bisfenol A o de moléculas aromáticas similares, poli-(metacrilato de metilo) (PMMA), copolímeros acrílicos, copolímeros de etileno tales como etileno/derivados acrílicos (EDA), poliésteres termoplásticos tales como el poli- (tereftalato de etilenglicol) (PET). El procedimiento de la invención comprende dos modos de realización distintos. Según el primero, el barniz se aplica sobre la hoja de material plástico bajo forma de un precursor líquido, y luego eventualmente se seca mediante aplicación de una temperatura y/o de una radiación moderados antes de endurecerse en cualquier caso mediante calentamiento a una temperatura cuando menos igual a la temperatura de reblandecimiento del material plástico. Ningún problema de descascarado debe lamentarse. Se puede suponer que el barniz, más o menos líquido o viscoso a medida de su endurecimiento, toma la forma de la hoja al resto reblandecido, que se modifica, si es el caso, progresivamente hasta la forma definitiva buscada. Por consiguiente, la puesta en obra de temperaturas relativamente elevadas tendría por resultado, además de completar reacciones químicas tales como condensación y polimerización del barniz, crear de algún modo, según esta primera variante, un anclado mecánico del barniz sobre su substrato, evitando al mismo tiempo cualquier descascarado de ese barniz. Ventajosamente, el barniz duro está entonces constituido por redes de cadenas moleculares minerales y orgánicas enmarañadas entre si y unidas unas con otras por medio de uniones silicio-carbono. Un barniz de ese tipo mixto presenta excelentes propiedades de transparencia, de adherencia y de resistencia a las rayaduras. Parece que la red mineral confiere al revestimiento, su dureza y su resistencia a las rayaduras, la red orgánica, su elasticidad y su resiliencia. Ese tipo de barnices son bien conocidos y se describieron en las solicitudes publicadas EP-A1-0 524 417 y EP-A-1-0 718 348, cuya enseñanza se incorpora en la presente memoria descriptiva a título de referencia; ciertos de esos barnices están designados sobre todo por la marca registrada "ORMOCER" que es la abreviación de "Organically modified ceramic" . Tal como se indica en lo que precede, se busca, según ese primer modo de realización, en hacer coincidir la temperatura de cocimiento del barniz con el campo del reblandecimiento del material plástico. En el caso de "ORMOCER" , la temperatura de cocimiento es fácilmente adaptable mediante variación de las proporciones relativas entre fracción polímera orgánica y fracción mineral. En lo que se refiere al material plástico, se conocen ciertos constituyentes que pueden influenciar las temperaturas de reblandecimiento. Por ejemplo, la solicitud precitada EP-A-1-0 718 348 describe copolicarbonatos que se obtienen a partir de Bisfenol A y de difenoles funcionalizados por grupos cicloalquilo tales como ciclohexilo: más la fracción funcionalizada de esa manera es importante, más las temperaturas de reblandeci-miento son elevadas. El precursor líquido del barniz puede aplicarse sobre el substrato mediante flow coating, templado sobre todo en un baño de poco volumen, pensando en la economía, y pulverización de líquido o cortina. El precursor está constituido por ejemplo, de dispersiones coloidales en disolventes de varios compuestos híbridos, es decir a la vez orgánicos y minerales, o de polímeros de pesos moleculares pequeños funcionalizados por grupos SiOR mezclados con tetraetoxisilano. El endurecimiento del barniz tiene entonces lugar según un procedimiento sol-gel, en el cual el precursor se seca primero, pasando por el estado intermedio de un gel, por medio de radiación o calentamiento moderados sobre todo, en este último caso, a menos de 50°C; el endurecimiento se termina mediante radiación ultravioleta, o calentamiento a temperaturas superiores o iguales a 140°C, de preferencia a 170°C y de manera particularmente preferida a 180°C, e inferiores o iguales a 240°C, de preferencia a 230°C y de manera particularmente preferida, a 200°C. Particularmente interesante, es la adición en el barniz, de agentes anti-UV, anti-solares y/o pigmentos de colores, de naturalezas y en proporciones acostumbradas bien conocidas por los especialistas. Según el segundo modo de realización de la invención, el barniz duro se forma antes de la etapa del procedimiento que consiste en calentar en el campo del reblandecimiento del material plástico. Ventajosamente, esta formación se efectúa en frío y/o según un depósito asistido por plasma tal como plasma CVD ( Chemical Vapor Deposi tion ) . Cuando se procede ulteriormente a un abombado de la hoja sobre apoyo periférico, conviene seleccionar la composición química del barniz de tal manera que pueda abombarse. En estas condiciones, se evita sin dificultad cualquier problema de descascarado. De preferencia, el barniz que se utiliza en este segundo modo de realización, es únicamente mineral y consiste sobre todo de polisiloxanos. De conformidad con la presente invención, se obtuvieron resultados particularmente notables, a partir de barnices que presentan un gradiente de dureza, más precisamente una dureza creciente de la hoja de material plástico que constituye el substrato hacia el exterior. Se confeccionó este tipo de barniz, mediante depósito de capas sucesivas de composiciones diferentes y/o mediante variación progresiva de la composición de una capa única de barniz en el transcurso de su procedimiento de depósito. Para los "ORMOCER"s precitados, un aumento de la dureza corresponde a un aumento de la proporción de las cadenas minerales en relación con aquella de las cadenas orgánicas. La técnica de la inyección presenta muchas ventajas que todavía no se explicitaron y suscitaron otras adaptaciones del procedimiento de la invención. De esa manera, según una característica ventajosa, se forma durante la inyección de un objeto que consiste de una hoja provista con un sobre-espesor periférico, que constituye un "abultado". De esa manera, es posible conservar una rigidez predeterminada, disminuyendo el espesor, es decir realizando eventualmente una reducción de peso y/o una economía de material. Por otra parte, la inyección permite ventajosamente formar en la periferia de la hoja, un relieve y/o prolongaciones tales como nervaduras, perfiles, patas u orejas, y/o disponer en el seno del material plástico uno o varios insertos, sobre todo metálicos. Esta disposición es particularmente útil para la prensión o la fijación de la hoja al momento de sus operaciones de transformación subsecuentes, por ejemplo, al momento de la etapa de calentamiento, así como para el montaje definitivo al cual se destina, como en una abertura de carrocería de vehículo automóvil. En este último caso, la formación de perfiles periféricos adaptados, permite planear un montaje de la hoja por el interior del vehículo, es decir por el habitáculo. El cordón se dispone entonces debajo del borde de la abertura de carrocería y no se expone a los rayos solares. La protección del cordón de pegamento por medio de un barniz formado en la periferia de la cara interior de la hoja, se vuelve naturalmente superfluo. Los apéndices formados en la periferia de la hoja en el transcurso de su inyección, pueden conservarse o aserrarse en su totalidad o en parte según su uso. Un apomazado o pulido puede preverse después de un aserrado de ese tipo. Un perfil periférico de geometría simétrica en relación al plano de la hoja, puede ser oportuno, por ejemplo, en el caso de superficies transparentes laterales de vehículos de transporte; una u otra parte del perfil puede aserrarse ulteriormente, según de que se trate del elemento transparente derecho o izquierdo.

Por otra parte, insertos eventuales pueden unirse a la incorporación en la hoja, de funciones particulares, tales como una calavera roja de frenado en un encristalado trasero. La presente invención tiene también por objeto una hoja plana o abombada transparente a base de material plástico, de preferencia de policarbonato, provista sobre una parte de cuando menos una de sus caras, de un revestimiento de barniz duro constituido por cadenas moleculares minerales y orgánicas enmarañadas y unidas entre si unas con otras por uniones silicio-carbono; la hoja fue sometida después de la aplicación del barniz, o cuando menos de un precursor de éste, a un calentamiento a una temperatura cuando menos igual a la temperatura de reblandecimiento del material plástico, en ausencia de cualquier contacto de una parte central cuando menos de la hoja con un elemento extraño. De preferencia, el espesor del revestimiento del barniz duro es superior a 3 µm, de preferencia a 5 µm, permaneciendo sin embargo inferior a 10 µm, de preferencia a 8 µm. Por otra parte, el alcance de la invención se extiende también a la aplicación de la hoja que se describe en lo que precede, como una pieza para automóvil que comprende una parte transparente que forma encristalado y como encristalado para automóvil. Ahora, la invención se ilustra con el ejemplo a continuación.

EJEMPLO Se reproduce el ejemplo de la solicitud publicada EP-A-0 718 348, sobre una hoja de policarbonato preparado a partir de Bisfenol A y no, en particular, de disfenoles funcionalizados por grupos cicloalquilo. Se trata de un policarbonato normal, no modificado, comercializado por la sociedad BAYER AG bajo la marca registrada "MAKROLON" , y cuya temperatura de transición vidriosa Tg es igual a 145°C. La hoja tiene como dimensiones 105 x 150 x 3 mm. Después del secado, la película de barniz, idéntica a aquella que se describe en la solicitud anterior, tiene también 5 µm de espesor. Se endurece el barniz a una temperatura de 155°C durante 30 minutos; la hoja se mantiene simultáneamente sobre apoyo periférico y se deforma mediante abombado. Los resultados de las pruebas de adherencia de la película de barniz y de resistencia a la abrasión mediante valuación de la opacificación (ASTM F 735) son excelentes, comparables a aquellos que se describen en el ejemplo de la solicitud anterior para un endurecimiento del barniz a 150°C durante 30 minutos. La transparencia y la calidad óptica de la hoja provista con su barniz duro son totalmente excelentes, a un grado que nunca se había alcanzado anteriormente. Se obtuvieron unos resultados igualmente notables, sobre una hoja de copolicarbonato de Bisfenol A y de 1,1-bis- ( 4-hidroxifenil ) -3 , 3 , 5-trimetilciclohexano también comercializado por la sociedad BAYER AG, bajo la marca registrada "APEC HT" , y de temperatura de transición vidriosa Tg igual a 185°C. Las temperaturas de endurecimiento se elevan entonces hasta 230°C.

Claims (18)

1. R E I V I N D I C A C I ON E S 1.- Procedimiento para preparar una hoja de material plástico revestida con un barniz duro sobre cuando menos una parte de cuando menos una de sus caras, que comprende las etapas sucesivas que consisten en: 1)- preparar una hoja de material plástico mediante inyección; 2)- aplicar el barniz sobre la hoja; y 3)- calentar el conjunto a una temperatura cuando menos igual a la temperatura de reblandecimiento del material plástico que constituye la hoja; el barniz de cuando menos una parte central de ese conjunto, está libre de cualquier otro contacto mecánico que aquel con esa hoja.
2. 2.- Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado en que, en el transcurso de la tercera etapa que consiste en calentar el conjunto, cuando menos una parte central no revestida de barniz de cuando menos una cara de la hoja, está en contacto con una superficie que puede garantizar las propiedades ópticas requeridas del producto final, sobre todo con una superficie de vidrio.
3. 3.- Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado en que, en el transcurso de la tercera etapa que consiste en calentar el conjunto, cuando menos una parte central de este conjunto, está libre de cualquier contacto mecánico.
4. 4.- Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado en que la hoja preparada en la primera etapa, es prácticamente plana o ligeramente abombada.
5. 5.- Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado en que, durante la tercera etapa, la hoja de material plástico se mantiene sobre un apoyo periféri-co y se somete a un abombado.
6. 6. - Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado en que el barniz se aplica sobre la hoja de material plástico en el transcurso de la segunda etapa, bajo forma de un precursor líquido que luego se seca, si es el caso, a una temperatura y/o radiación adaptada; el barniz se endurece finalmente en el transcurso de la tercera etapa.
7. 7.- Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado en que la naturaleza del barniz y aquella del material plástico, se seleccionan de tal manera que las temperaturas de endurecimiento del primero coinciden, cuando menos en parte, con las temperaturas de reblandecimiento de la segunda, a valores superiores o iguales a 140°C, de preferencia a 170°C y de manera particularmente preferida a 180°C, e inferiores o iguales a 240°C, de preferencia a 230°C y de manera particularmente preferida, a 200°C.
8. 8.- Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado en que el barniz contiene, como aditivos, agentes anti-UV, anti-solares y/o pigmentos de colores.
9. 9.- Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado en que, el barniz duro está constituido por redes de cadenas moleculares minerales y orgánicas enmarañadas entre si y unidas unas con otras por medio de uniones silicio-carbono.
10. 10.- Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado en que el barniz duro se forma previamente a la tercera etapa.
11. 11.- Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado en que el barniz duro se forma en frío según un depósito asistido por plasma tal como plasma CVD.
12. 12.- Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado en que el barniz duro es exclusivamente mineral y consiste sobre todo de polisiloxanos.
13. 13.- Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado en que el barniz del producto final, presenta un gradiente de dureza creciente hacia el exterior, que se obtuvo mediante depósito de capas sucesivas de composiciones diferentes y/o mediante variación progresiva de la composición de una capa única de barniz en el transcurso de su procedimiento de depósito.
14. 14.- Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado en que, durante la primera etapa mediante inyección de la hoja de material plástico, se forman sobre-espesores de refuerzo mecánico en la periferia de la hoja, y/o un relieve y/o prolongaciones tales como nervaduras, perfiles, patas u orejas, y/o se dispone en el seno del material plástico, uno o varios insertos, sobre todo metálicos.
15. 15.- Hoja plana o abombada transparente esencialmente constituida por material plástico, de preferencia de policarbonato, revestida con una película de barniz constituida por cadenas moleculares minerales y orgánicas enmarañadas y unidas entre si unas con otras por uniones silicio-carbono, y que fue sometida después de la aplicación del barniz, eventualmente bajo forma de un precursor líquido, a un calentamiento a una temperatura cuando menos igual a la temperatura de reblandecimiento del material plástico, en ausencia de cualquier contacto del barniz de una parte central de la hoja con un elemento extraño que no sea aquel de la misma hoja.
16. 16.- Hoja según la reivindicación 15, caracterizada en que el espesor de la película de barniz duro es superior a 3 µm, de preferencia a 5 µm, e inferior a 10 µm, de preferencia a 8 µm.
17. 17.- Aplicación de una hoja según la reivindicación 15 ó 16, como una pieza para automóvil que comprende una parte transparente que forma encristalado.
18. 18.- Aplicación de una hoja según la reivindicación 15 ó 16, como encristalado para automóvil.