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Title:
COMPOSITION THAT PROMOTES THE ADHESION OF PLASTIC PIECES AND APPLICATION METHOD THEREOF
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2024/003425
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention provides a composition that promotes consistent adhesion, consisting of an aqueous dispersion of nanoparticles or microparticles, wherein the particles are functionalised with functional groups that improve adhesion between plastic pieces and the adhesives and/or coatings on same, the composition being applied during the production, by means of injection moulding, of the plastic pieces.

Inventors:
BONNEFOND AUDREY (ES)
CALVO IÑIGO (ES)
OLASO MARINA (ES)
MUÑOZ SANTOS JOSÉ (ES)
Application Number:
PCT/ES2022/070420
Publication Date:
January 04, 2024
Filing Date:
June 30, 2022
Export Citation:
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Assignee:
ORIBAY GROUP AUTOMOTIVE S L (ES)
International Classes:
C09J1/00; B05D5/10; C09J5/02
Other References:
AHANGARAN, F ET AL.: "Recent advances in chemical surface modification of metal oxide nanoparticles with silane coupling agents: A review", ADVANCES IN COLLOID AND INTERFACE SCIENCE, vol. 286, 29 October 2020 (2020-10-29), pages 1 - 20, XP086370519, DOI: 10.1016/j.cis.2020.102298
KANGO, S. ET AL.: "Surface modification of inorganic nanoparticles for development of organic-inorganic nanocomposites - A review", PROGRESS IN POLYMER SCIENCE, vol. 38, 7 March 2013 (2013-03-07), pages 1232 - 1261, XP028575736, DOI: 10.1016/j.progpolymsci.2013.02.003
ISMAIL AB RAHMAN, VEJAYAKUMARAN PADAVETTAN: "Synthesis of Silica Nanoparticles by Sol-Gel: Size-Dependent Properties, Surface Modification, and Applications in Silica-Polymer Nanocomposites—A Review", JOURNAL OF NANOMATERIALS, HINDAWI PUBLISHING CORPORATION, US, vol. 2012, 1 January 2012 (2012-01-01), US , pages 1 - 15, XP055343592, ISSN: 1687-4110, DOI: 10.1155/2012/132424
HUANG, Q. ET AL.: "Mussel inspired preparation of amine-functionalized Kaolin for effective removal of heavy metal ions", MATERIALS CHEMISTRY AND PHYSICS, vol. 181, 23 June 2016 (2016-06-23), pages 116 - 125, XP029665359, DOI: 10.1016/j.matchemphys.2016.06.041
GOMEZ‐LOPEZ ALVARO, GRIGNARD BRUNO, CALVO IÑIGO, DETREMBLEUR CHRISTOPHE, SARDON HARITZ: "Synergetic Effect of Dopamine and Alkoxysilanes in Sustainable Non‐Isocyanate Polyurethane Adhesives", MACROMOLECULAR RAPID COMMUNICATIONS, WILEY-VCH, DE, vol. 42, no. 3, 1 February 2021 (2021-02-01), DE , XP093127769, ISSN: 1022-1336, DOI: 10.1002/marc.202000538
Attorney, Agent or Firm:
BUENO FERRÁN, Ana María (ES)
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Claims:
REIVINDICACIONES

1. Composición promotora de la adhesión de piezas plásticas, donde la composición promotora de la adhesión consiste en: i. Una dispersión acuosa de partículas en un rango de tamaños de escala de micrómetros o nanómetros, pudiendo ser las partículas de naturaleza orgánica o inorgánica, a. seleccionándose las partículas de naturaleza inorgánica del grupo consistente en micropartículas/nanopartículas de sílice, micropartículas/nanopartículas de arcillas, nanopartículas de óxido de titanio, nanopartículas de óxido de ceño, nanopartículas de óxido y dióxido de zinc, nanopartículas de hidróxido de aluminio, de aluminio, de óxido de aluminio y de óxido de aluminio recubierto con sílice, micro/nano partículas de carbonato cálcico, nano/micro partículas de fosfato de cobre y combinaciones de las mismas, b. seleccionándose las partículas de naturaleza orgánica del grupo consistente en micropartículas/nanopartículas poliméricas seleccionadas entre micro/nano esferas de poli(metil metacrilato), micro/nano esferas de poliestireno, micro/nano partículas de ácido poli(láctico-glicólico), nanopartículas de poli(gl icidil metacrilato), nanopartículas de copolímeros de acrilatos, nanopartículas de ácido poli(láctico), micro/nano partículas de policaprolactona, micro/nano partículas de melanina-formaldehido, nano- y micro-celulosa. y

¡i. Un modificador de superficie de las micro/nano partículas a), b), seleccionándose el modificador de superficie de entre:

• Modificadores de naturaleza inorgánica: organosilanos del grupo consistente en 3-trimetiloxisililpropildietileno triamina, 3-aminopropiltrietoxisilano (APTES), 3- aminopropiltrimetoxisilano (APTMS), (3-glicidiloxipropil)trimetoxisilano (GPTMS), 3-(metacriloxi)propiltrimetoxisilano (MPS), N- fenilaminopropiltrimetoxisilano, N-fenilaminopropilthetoxisilano, feniltrimetoxisilano, feniltrietoxisilano, octiltrimetoxisilano, octiltrietoxisilano, metiltrimetoxisilano, metiltrietoxisilano, aliltrimetoxisilano, 3-buteniltrietoxisilano, 5-hexeniltrietoxisilano, 7-octeniltrimetoxisilano, 10-undeceniltrimetoxisilano, fluoroalquiltrialcoxisilanos, perfluoroalquil-alquilltrialcoxisilanos, nonafluoro- 1 ,1 ,2,2-tetrahidrohexiltrimetoxisilano, tridecafluoro-1 ,1 ,2,2- tetrahidrooctiltrimetoxisilano, tridecafluoro-1 ,1 ,2,2-tetrahidrooctiltrietoxisilano, heptadecafluoro-1 ,1 ,2,2-tetrahidrodeciltrimetoxisilano y 3- isocianatopropiltrietoxisilano (ICP).

• Modificadores de naturaleza orgánica: polivinil alcohol, polietilenglicol, polivinil amina, ácido poli(acrílico), catecoles (por ejemplo adrenalina, dopamina, norepinefrina, octodopamina, ligninas), quitosano, derivados de ácido sulfúrico, poliuretanos, sales de alquil-amonio, ácido acético, polifosfatos, poliuretano, modificaciones organosilanos y mezclas de éstos.

2. Composición promotora de la adhesión de piezas plásticas según la reivindicación 1 , caracterizada porque la proporción molar de modificador de superficie ¡i): dispersión de partículas i) está entre 2 y 20 pmol respecto del área superficial de las partículas (medida en m2).

3. Composición promotora de la adhesión de piezas plásticas según la reivindicación 1 para su aplicación durante el moldeo por inyección de las piezas plásticas en el interior o parte del interior del molde de inyección, a una temperatura de molde de entre 20 y 150 °C.

4. Composición promotora de la adhesión de piezas plásticas según la reivindicación 1 para su aplicación de acuerdo con la reivindicación 3, a una temperatura de molde de entre 70 y 150 °C.

5. Composición promotora de la adhesión de piezas plásticas según la reivindicación 1 para su aplicación de acuerdo con la reivindicación 3, por esprayado, brocha o aplicador de fieltro.

Description:
DESCRIPCIÓN

COMPOSICIÓN PROMOTORA DE LA ADHESIÓN DE PIEZAS PLÁSTICAS Y SU PROCEDIMIENTO DE APLICACIÓN

En un primer aspecto, la presente invención se refiere a una composición promotora de la adhesión de piezas plásticas.

Más concretamente, la invención proporciona una composición promotora de la adhesión consistente en una dispersión acuosa de partículas de tamaño en la escala nanométrica o micrométrica en la que dichas partículas están funcionalizadas con grupos funcionales que mejoran la adhesión entre las piezas plásticas y los adhesivos y/o recubrimientos presentes en los mismos, aplicándose la composición durante el proceso de fabricación de las piezas de plástico mediante moldeo por inyección.

De acuerdo con un segundo aspecto, la invención se refiere a la utilización de dicha composición mediante su aplicación en el molde de inyección para modificar superficialmente las piezas de plástico fabricadas por moldeo por inyección.

La invención puede ser aplicada para la funcionalización de diferentes componentes plásticos producidos por inyección-moldeo empleando diferentes plásticos tanto de uso común como materiales técnicos, tales como poliamidas, poliésteres, poliolefinas, poliacrilatos, poliestireno y copolímeros.

Uno de los problemas del creciente uso de plásticos para componentes en la industria es que los sustratos poliméhcos, tanto termoplásticos como termoestables, pueden tener propiedades superficiales ampliamente variables en términos de tensión superficial, polaridad o rugosidad, lo que puede hacer difícil la adhesión, ya que estas piezas plásticas presentan una baja compatibilidad con adhesivos y recubrimientos.

Por ejemplo, en la industria de la automoción, la constante necesidad de reducir el peso de los vehículos ha forzado a los fabricantes de coches a sustituir piezas metálicas por piezas plásticas. La gran mayoría de piezas poliméricas presentes en los vehículos van pegadas o adhesivadas y muchas de ellas llevan diferentes tipos de recubrimientos estéticos y/o funcionales.

Como consecuencia, la superficie de las piezas poliméricas se debe alterar física o químicamente mediante un pre-tratamiento con el fin de aumentar la compatibilidad de la pieza de plástico con el adhesivo o recubrimiento empleado. Sin embargo, los pre- tratamientos superficiales tienen diversas desventajas. Por ejemplo, el tratamiento de plasma o descarga de corona emplea gases ionizados para oxidar la superficie generando grupos de anclaje; sin embargo, este proceso, además de ser costoso y difícil, es temporal, ya que dura unas pocas horas.

Otro tratamiento conocido es el tratamiento de llama, que también oxida la superficie, pero requiere de una distancia precisa de llama que es difícil obtener en una línea de producción, además de ser un tratamiento temporal.

El grabado con ácidos es otro tipo de tratamiento para preparar la superficie; sin embargo, los ácidos empleados son tóxicos y pueden ser motivo de problemas ambientales.

Actualmente se utilizan imprimaciones para mejorar la adhesión entre las piezas de plástico y los adhesivos, los cuales son aplicados como un recubrimiento líquido en la superficie a adherir. Estas imprimaciones usadas como promotores de la adhesión generalmente están basadas en isocianatos libres, sustancias asociadas a graves problemas de salud y que tienen uso limitado o incluso están prohibidas en determinadas aplicaciones por motivos de segundad.

Además, las imprimaciones son aplicadas de forma manual, lo que provoca la implementación de una nueva etapa durante la producción, incrementando el tiempo y el coste de producción. Por otra parte, estas imprimaciones líquidas presentan una limitación referida al tiempo requerido entre su aplicación y la aplicación del adhesivo, ya que el adhesivo debe aplicarse en una horquilla de tiempo determinada para que la imprimación actúe como promotor de adhesión. Esto impide que se puedan suministrar con esta imprimación aplicada, de forma que es necesario aplicar la imprimación justo antes de la aplicación del adhesivo. Este hecho reduce el valor añadido de las piezas de plástico, ya que éstas no están preparadas para ser pegadas debido a la necesidad de este proceso de imprimación adicional antes de la adhesión.

La solicitud de patente EP1756235, “Adhesion promoter for plastics”, describe una composición de un revestimiento promotor de la adhesión para ser aplicado en sustratos plásticos que comprende al menos un polímero con funcionalidad hidroxilo, un compuesto de poliisocianato y un promotor de adhesión que comprende al menos una poliolefina modificada o un componente consistente en alcoholes monohídricos, silanos epoxi-funcionales y mezclas de éstos. El método de recubrimiento descrito en este documento incluye la aplicación y el curado del recubrimiento para formar una primera capa de recubrimiento. Posteriormente se depositan otras dos capas sobre el sustrato de plástico y se curan para obtener tres capas de recubrimiento finales.

La patente EP 3428199, “A radiation-curable coating composition for improving the surface properties of plastics”, se refiere a una composición de revestimiento para curado por radiación que facilita una mejor adhesión sobre superficies de plástico terminadas, en particular un revestimiento curado con UV o EB, y a sus usos como revestimiento base, revestimiento incoloro o revestimiento imprimador sobre superficies de plástico para mejorar la adhesión. Esta composición comprende al menos un oligómero con al menos dos instauraciones etilénicas que es un (met)acrilato de uretano con grupos isocianato libres y un contenido de grupos isocianato libres del 0,5 a 20 %; al menos un monómero etilénicamente insaturado, preferiblemente un monómero de (met)acrilato con una tensión superficial, medida según el método del ángulo de contacto NF EN14370, inferior a 35 mN/m; al menos un monómero etilénicamente insaturado, preferiblemente un monómero de (met)acrilato con alta hidrofilia; al menos un fotoiniciador; un diluyente reactivo seleccionado de al menos un monómero etilénicamente insaturado distinto de los anteriores y con al menos un grupo etilénicamente insaturado, preferiblemente un grupo (met)acrílico; y un éster fosfórico que comprende un grupo (met)acrilato usado como promotor de la adhesión.

La patente EP0295013, “Primer composition and use thereof in bonding non-polar substrates”, describe el uso de una imprimación para promover la adhesión de sustratos apolares o altamente cristalinos con adhesivos, especialmente del tipo cianoacrilato. La composición de imprimación comprende aminas alifáticas primarias diluidas en un disolvente. Una vez aplicada la imprimación, se requiere de 3 a 5 minutos antes de la aplicación del adhesivo.

La solicitud de patente EP1177875, “Process for the production of decorated injection molded parts”, se refiere a un método para producir artículos decorados durante el proceso de inyección-moldeo de plásticos mediante la colocación de una película termoconformable con propiedades antiadherentes en la cavidad del molde de inyección.

Las principales desventajas del estado de la técnica son las siguientes: son productos basados en disolventes, conllevan procesos adicionales que aumentan el tiempo de producción y las limitaciones en el tiempo óptimo de aplicación del adhesivo impiden su almacenamiento.

Por tanto, existe la necesidad de desarrollar productos más seguros y de rápida aplicación que sean capaces de mejorar la compatibilidad de los sustratos plásticos a los adhesivos.

Así, por un lado, la presente invención tiene como objeto proporcionar una solución más segura en el campo de la adhesión de componentes plásticos y, por otro lado, reducir el número de pasos de producción en el caso de componentes plásticos eliminando la preparación de la superficie, ya que la composición promotora de la adhesión se aplica directamente durante la producción por inyección-moldeo de las piezas de plástico.

Además, la presente invención posee un beneficio adicional: la modificación superficial planteada como promotora de la adhesión para piezas de plástico no conlleva una horquilla de tiempos óptima para la aplicación del adhesivo. Esto implica que las piezas producidas se pueden almacenar y suministrar al cliente, el cual las puede a su vez almacenar en sus instalaciones hasta el momento de la aplicación del adhesivo, ya que estas piezas están listas para el pegado sin ningún otro proceso de preparación de su superficie.

Así, según el primer aspecto de la invención, se proporciona una composición promotora de la adhesión consistente en una dispersión acuosa de partículas de tamaño en la escala nanométhca o micrométrica en la que dichas partículas están funcionalizadas con grupos funcionales que mejoran la adhesión entre piezas plásticas obtenidas por moldeo por inyección y adhesivos y/o recubrimientos presentes en las mismas.

La composición promotora de la adhesión de la invención consiste en: i. Una dispersión acuosa de partículas en un rango de tamaños de escala de micrómetros o nanómetros, pudiendo ser las partículas de naturaleza orgánica o inorgánica, a. seleccionándose las partículas de naturaleza inorgánica del grupo consistente en micropartículas/nanopartículas de sílice, micropartículas/nanopartículas de arcillas, nanopartículas de óxido de titanio, nanopartículas de óxido de ceño, nanopartículas de óxido y dióxido de zinc, nanopartículas de hidróxido de aluminio, de aluminio, de óxido de aluminio y de óxido de aluminio recubierto con sílice, micro/nano partículas de carbonato cálcico, nano/micro partículas de fosfato de cobre y combinaciones de las mismas, b. seleccionándose las partículas de naturaleza orgánica del grupo consistente en micropartículas/nanopartículas poliméricas seleccionadas entre micro/nano esferas de poli(metil metacrilato), micro/nano esferas de poliestireno, micro/nano partículas de ácido poli(láctico-glicólico), nanopartículas de poli(glicidil metacrilato), nanopartículas de copolímeros de acrilatos, nanopartículas de ácido poli(láctico), micro/nano partículas de policaprolactona, micro/nano partículas de melanina-formaldehido, nano- y micro-celulosa.

¡i. Un modificador de superficie de las micro/nano partículas a), b), seleccionándose el modificador de superficie de entre:

• Modificadores de naturaleza inorgánica: organosilanos del grupo consistente en 3-trimetiloxisililpropildietileno triamina, 3- aminopropiltrietoxisilano (APTES), 3-aminopropiltrimetoxisilano (APTMS), (3-glicidiloxipropil)trimetoxisilano (GPTMS), 3- (metacriloxi)propiltrimetoxisilano (MPS), N- fenilaminopropiltrimetoxisilano, N-fenilaminopropiltrietoxisilano, feniltrimetoxisilano, feniltrietoxisilano, octiltrimetoxisilano, octiltrietoxisilano, metiltrimetoxisilano, metiltrietoxisilano, aliltrimetoxisilano, 3-buteniltrietoxisilano, 5-hexeniltrietoxisilano, 7- octeniltrimetoxisilano, 10-undeceniltrimetoxisilano, fluoroalquiltrialcoxisilanos, perfluoroalquil-alquilltrialcoxisilanos, nonafluoro-1 ,1 ,2,2-tetrahidrohexiltrimetoxisilano, tridecafluoro-1 , 1 ,2,2- tetrahidrooctiltrimetoxisilano, thdecafluoro-1 , 1 ,2,2- tetrahidrooctiltrietoxisilano, heptadecafluoro-1 ,1 ,2,2- tetrahidrodeciltrimetoxisilano y 3-isocianatopropiltrietoxisilano (ICP).

• Modificadores de naturaleza orgánica: polivinil alcohol, polietilenglicol, polivinil amina, ácido poli(acrílico), catecoles (por ejemplo adrenalina, dopamina, norepinefrina, octodopamina, ligninas), quitosano, derivados de ácido sulfúrico, poliuretanos, sales de alquil-amonio, ácido acético, polifosfatos, poliuretano, modificaciones organosilanos y mezclas de éstos. Como ejemplos de micro/nano partículas de sílice se pueden citar, a título no limitativo, las siguientes:

• Contra ion de amonio: Ludox SM-AS, Ludox AS-30, Ludox AS-40, Levasil CA316 PNL, Levasil CA321 PNH, Levasil CA413 PNM, Levasil CA414 PNM, Levasil CA421 PNH, Levasil CT13 PNM, Levasil CT16 PNL

• Contra ion de sodio: Ludox FM, Ludox SM, Ludox HS-30, Ludox HS-40, Ludox TM-40, Ludox TM-50, Ludox LS, Levasil BF24 H, Levasil BF36 M, Levasil CA331 M, Levasil CA425 H, Levasil CB17, Levasil CB25, Levasil CB30, Levasil CB50, Levasil CB50 P, Levasil CB75 LS, Levasil CB8, Levasil CT16 PL, Levasil CT17 M, Levasil CT17 PL, Levasil CT22 M, Levasil CT24 PL, Levasil CT36 M, Levasil CT4 PL, Levasil CT50 P, Levasil CT8 M, Levasil CT8 PL, Levasil CX4, Levasil FO1430, Levasil FO1440, Levasil F02040, Levasil FO830, Levasil FX1430, Levasil FX170, Levasil FX300, Levasil GB1000, Levasil GB2000, Levasil GB3000, Levasil GB5000, Levasil GB6000, Levasil OF50, Levasil OF50 P, Levasil SP3089

• Estabilizadas con aluminio: Levasil BF30, Levasil BF36 AM, Levasil CB25 A, Levasil CB45 A, Levasil CT16 APL, Levasil CT22 AM, Levasil CT36 A, Levasil CT50 A, Levasil WT110

• pH estable: Ludox AM, Ludox HSA, Ludox TMA

• Formuladas: Levasil OF110 WP, Levasil PA45

• Contra ion de cloro: Ludox CL, Ludox CL-P, Levasil FX200 C

• Nanoesferas de silicio sin carga: Alpha Nanotech, Levasil CA316 PDL, Levasil CA320 DH, Levasil CT17 PDL, Levasil CT20 DH, Levasil FX160D

• Partículas polidispersas con contra ion de sodio: Ludox P X-30, Ludox P T-40, Ludox P W-50

Como ejemplos no limitativos de micro/nano partículas de arcillas se pueden citar montmorillonita, caolinita, esmectita, ¡Hita, clorita, bentonita, talco, Cloisite 20A, Cloisite 30B, Cloisite-Na+, Laponite RD, Laponite SL 25, Laponite EP, Laponite B, Laponite JS, Laponite RDS, Laponite S 482, Laponite XLG XR, Laponite XL21 XR, Laponite XLS XR. Como ejemplos no limitativos de micro/nano partículas de titanio se pueden mencionar Rutile R-F9300, Rutile R-298, G2515BB, NR960, R9501 , A100, NTR 606, NTR 609, Anatase, G 1990 BB, G1990, rutile chloride BLR 895, ZR969, ATR 312, G 1990, DNG- GT001-10, DNG-GT015, DNH-D022-36, DNH-F001 , DNH-F002, DNH-N001-022.

La composición promotora de la adhesión de la invención se obtiene añadiendo el modificador de superficie ¡i) a la dispersión acuosa i), manteniendo la mezcla de reacción durante 24 horas a temperaturas de 10-50 °C. Preferentemente, la proporción molar modificador de superficie ¡i): dispersión de partículas i) está entre 2 y 20 pmol respecto del área superficial de las partículas (medida en m 2 ).

De acuerdo con el segundo aspecto, la invención se refiere a la utilización de la composición promotora de la adhesión descrita mediante su aplicación en el molde de inyección para modificar superficialmente las piezas de plástico durante el moldeo por inyección de las mismas sin necesidad de ningún paso adicional.

Así, la aplicación de la composición promotora de la adhesión de la invención se lleva a cabo en el interior de la cavidad o de parte de la cavidad del molde de inyección, por ejemplo mediante esprayado, brocha o aplicador de fieltro, de forma que las nano/micro partículas modificadas queden depositadas de forma homogénea sobre una superficie de la cavidad interna del molde, donde el molde puede estar en un rango de temperaturas entre 20 y 150 °C, preferentemente entre 70 y 150 °C.

Una vez concluida la aplicación de la composición promotora de la adhesión, se continúa el proceso de inyección de plástico en la cavidad del molde sin ninguna variación significativa respecto del proceso normal de inyección, obteniéndose, después de una etapa de enfriamiento en molde, las piezas de plástico con la modificación superficial requerida.

Durante el proceso de moldeo por inyección, el plástico fundido llena la cavidad del molde, atrapando parcialmente las nano/micro partículas de la composición de la invención, de forma que durante la consolidación de la pieza en el molde, éstas quedan parcialmente embebidas en la superficie de la pieza plástica final. Así, las micro/nano partículas modificadas quedan ancladas a la superficie de las piezas de plástico de manera permanente, incrementando la compatibilidad entre la pieza de plástico y posibles adhesivos y/o recubrimientos aportados a la pieza. Esta solución es adecuada para aumentar la adhesión de diferentes tipos de adhesivos (tanto líquidos como sólidos) y recubrimientos protectores y/o estéticos (tanto basados en disolventes como en agua y pintura en polvo). Los grupos químicos funcionales empleados para la modificación superficial de las micro/nano partículas varían dependiendo de la composición de los adhesivos y/o recubrimientos que vayan a ser aplicados sobre las piezas de plástico para que estos coincidan con la composición química de los adhesivos y/o recubrimientos.

Los métodos principales de aplicación de la composición promotora de la adhesión en el molde son esprayado, brocha o fieltros. El esprayado es el método más adecuado para conseguir una capa continua en el molde. Las condiciones de esprayado dependerán del equipo usado. Puede que sea necesario el incremento del tiempo de apertura de molde para realizar la aplicación, pero sin que este aumento de tiempo provoque la degradación del material plástico fundido que se encuentra en el usillo de inyección.

La modificación superficial de las piezas de plástico proporcionada por la composición promotora de la adhesión y su aplicación es permanente y no se observa un tiempo específico de aplicación de los adhesivos y/o recubrimientos. La modificación también puede soportar la limpieza superficial con alcoholes y otros limpiadores comunes previo a la aplicación de los adhesivos y/o recubrimientos para la eliminación de polvo u otros contaminantes. Las piezas así modificadas presentan una compatibilidad excelente con diferentes adhesivos y recubrimientos.

A continuación, se describe la invención en base a ejemplos de realización de la misma.

Ejemplo 1 : Obtención de la composición promotora de la adhesión con micro/nano partículas de sílice

2 g Ludox CL, dispersión de sílice en agua al 30%, se diluye en 50 mi de agua desionizada. La disolución se mezcla durante 15 minutos a temperatura ambiente. A continuación, se añaden 0,2 g de isocianato de propiltrimetoxisilano bloqueado al medio de reacción y la mezcla se mantiene con agitación durante 24 h a temperatura ambiente. La dispersión obtenida es estable y no es necesario ningún paso adicional de limpieza.

Ejemplos 2-4:

Se preparan composiciones según el Ejemplo 1 a excepción del tipo y cantidad del modificador organosilano empleado. Para el caso del Ejemplo 2, la dispersión de sílice se modifica con 0,3 g de (3-aminopropil)trimetoxisilano (APTMS) con el objetivo de obtener partículas funcionalizadas con grupos amino. En el caso del Ejemplo 3, la dispersión de sílice se modifica con 0,25 g de (3-glicidoxipropil)trimetoxisilano (GPTMS) con el objetivo de obtener partículas funcionalizadas con grupos epoxi. En el ejemplo 4, la dispersión de sílice se modifica con 0,25 g de (3-mercaptopropil)thmetox¡silano (MPTMS) con el objetivo de obtener partículas funcionalizadas con grupos tiol. Este último ejemplo se empleará en futuras modificaciones de las partículas.

Ejemplo 5

A partir de la composición obtenida en el Ejemplo 4, la dispersión de partículas se centrifuga para eliminar el disolvente. Entonces, se re-dispersan 1 ,0 g de partículas se re-dispersan en 100 mi de metiletil cetona para la siguiente modificación. Se añaden 0,47 g de acñlato de tetrahidrofurfuñlo a la suspensión de las partículas con agitación mecánica para la completa homogeneización de la mezcla. Después la mezcla se basifica por adición de una base orgánica hasta pH 10. La reacción se lleva a cabo con agitación mecánica durante 1 hora a temperatura ambiente. Después de este tiempo, la dispersión se centrifuga para limpiar el medio de reacción reemplazando el sobrenadante con más disolvente. Después de dos lavados, la dispersión se centrifuga para realizar el cambio de disolvente de metiletil cetona a agua. La dispersión obtenida no es estable en el tiempo y tiende a sedimentar; sin embargo, la mezcla se re-dispersa fácilmente con agitación.

Ejemplos 6-7

De la misma manera que el Ejemplo 5, en el Ejemplo 6 la reacción se lleva a cabo empleando acrilato de 2-hidroxietilo para obtener partículas funcionalizadas con alcohol. En el Ejemplo 7, la reacción se lleva a cabo empleando metacrilato de glicidilo para obtener una funcionalidad con grupos oxirano.

Ejemplo 8

Se dispersan 1 ,5 g de caolín en 60 mi de una disolución de TRIS-HCI 0,1 M mediante agitación mecánica, adicionalmente puede aplicarse ultra-sonicación para una buena dispersión de la arcilla. Entonces, se añaden a la dispersión 0,2 g de hidrocloruro de dopamina, manteniendo la dispersión en agitación durante 24 horas a temperatura ambiente con agitación mecánica. La modificación superficial de la arcilla se hace visible por un cambio de color a marrón u ocre oscuro. La dispersión se centrifuga para separar las partículas del medio de suspensión, realizándose dos lavados de las partículas con agua destilada. La suspensión final no es estable y tiende a sedimentar con el tiempo, sin embargo, es fácilmente re-dispersable con agitación.

Ejemplo 9

1 g de partículas poliméricas de poli(metil metacrilato-butadieno-estireno) (PMBS) se dispersan en 50 g de una disolución de ácido acético en agua a pH < 6,5 durante un tiempo de 15 minutos a 60 °C. Entonces, se añaden 0,2 g de quitosano a la dispersión y se mantiene la mezcla bajo agitación mecánica durante 24 horas a 60 °C. Tras este tiempo, se para la agitación y se deja durante 24 horas sedimentar las partículas. A continuación, se separa el sobrenadante y se realizan dos lavados de la suspensión con agua destilada. Nuevamente la suspensión final no es estable en el tiempo y tiende a sedimentar, sin embargo, las partículas se re-dispersan fácilmente con agitación.

Ejemplo de aplicación 1

Se funcionalizan piezas de plástico producidas mediante inyección-moldeo de poliftalamida. Para ello, se aplica por esprayado en la cavidad del molde de inyección la composición promotora de la adhesión (dispersión de partículas funcionalizadas) durante la etapa de apertura de molde del ciclo de inyección. La cavidad del molde de inyección se atempera a 80 °C empleando un baño termostático. El medio líquido de la dispersión se evapora fácilmente de la cavidad del molde dejando únicamente las partículas que actúan de modificador superficial. A continuación, se cierra el molde y se produce la inyección del plástico fundido sin variación alguna respecto del proceso normal de inyección. Una vez enfriadas las piezas en el molde, éste se abre para realizar la expulsión de las piezas finales. La cavidad del molde queda libre de partículas, por lo que se repite el proceso de esprayado. Las piezas obtenidas quedan funcionalizadas superficialmente con la composición empleada.

Todas las pruebas realizadas se llevan a cabo empleando el mismo proceso de aplicación, sin embargo, las condiciones de atemperado de molde pueden vahar dependiendo del tipo de polímero inyectado. En cualquier caso, es más aconsejable la aplicación de la solución sobre moldes atemperados por encima de 60 °C y más concretamente por encima de 80 °C para asegurar la rápida evaporación del medio líquido de la dispersión empleada.

Ejemplo de aplicación de las suspensiones 2 En este ejemplo de aplicación, los pasos realizados son los mismos que en el ejemplo de aplicación 1 , a excepción del método de aplicación empleado. En este caso, durante la etapa de apertura de molde, la composición promotora de la adhesión se aplica a la cavidad del molde empleado un rodillo de espuma impregnado en la disolución empleada para la funcionalización de las partículas. Una vez evaporado el medio líquido, se procede al cierre del molde y a la inyección del plástico fundido en la cavidad del molde. Este proceso puede ser más adecuado para cubrir superficies grandes y planas.

Ensayos de cizalladura

Se realizan ensayos de cizalladura sobre probetas de plástico funcionalizadas con las composiciones promotoras de la adhesión de los ejemplos 1 a 8 para comprobar que la modificación superficial de las probetas de plástico permite aumentar su compatibilidad con el adhesivo. En este caso, se ha tomado en consideración la compatibilidad entre los materiales plásticos y el tipo de modificador. Por lo tanto, no se han probado todos los tipos de plástico con todos los modificadores.

Para la modificación superficial de las probetas de plástico se emplea una máquina pequeña de moldeo por inyección de plásticos y un molde diseñado para probetas rectangulares de plástico de tamaño 100 x 25 mm. Se aplican las composiciones en el molde según el ejemplo de aplicación 1. A continuación se obtienen las probetas rectangulares funcionalizadas. Luego se pegan las probetas con 2g de un poliuretano de curado por humedad (concretamente PU SikaTack Drive) en probetas de acero inoxidable. El área de aplicación del PU es de 25 x 25 mm. El tiempo de curado es de 7 días a una temperatura de 25°C. Después de una semana de curado, las probetas se someten a un ensayo de cizalladura a una velocidad de 10mm/m¡n. Se registra el valor máximo de fuerza necesaria para separar las dos probetas y el tipo de rotura.

En la Tabla siguiente se muestran algunos de los resultados de los ensayos de cizalladura realizados.