BR112019015024A2 - Vidraça de veículo automotivo - Google Patents

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BR112019015024A2
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styrene
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BR112019015024-2A
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Stricher Arthur
Kleo Christophe
Grandgirard Bastien
Piroux Fabienne
Blanc Olivier
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Saint-Gobain Glass France
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Abstract

a invenção refere-se a uma vidraça de veículo automotivo compreendendo um painel de vidro e uma junta elastomérica termoplástica, a referida junta compreendendo um composto pp/tpe compreendendo de 38 a 80% em peso, de preferência de 40 a 75% em peso e, em particular, de 45 a 70% em peso de polipropileno (pp).

Description

“VIDRAÇA DE VEÍCULO AUTOMOTIVO” [0001] A presente invenção se refere a uma vidraça de veículo automotivo, notadamente um teto de painel de vidro (do francês, vitre), compreendendo um painel de vidro, uma junta elastomérica termoplástica e eventualmente um inserto metálico sobremoldado pela junta elastomérica termoplástica.
[0002] No domínio industrial das vidraças de veículos automotivos (também comumente chamadas vidraças automotivas, por excesso de linguagem), o termo «encapsulação» designa um processo ou uma etapa de sobremoldagem de um material polimérico em torno do perímetro de um painel de vidro. Uma composição de encapsulação contendo o material polimérico, ou precursores do material polimérico, é injetada no estado de fluido mais ou menos viscoso em um molde formando uma cavidade estanque em torno da borda do painel de vidro. Após endurecimento da composição, por resfriamento ou reticulação, o molde é aberto e retirado, deixando na periferia do painel de vidro um perfilado em contato com o segmento e com pelo menos uma das duas faces do painel de vidro.
[0003] O polímero endurecido que forma o cordão perfilado é frequentemente um elastômero capaz de desempenhar o papel de junta entre a vidraça e a carroceria.
[0004] Os elastômeros os mais comumente utilizados como material de encapsulação para a fabricação de tetos de painel de vidro de veículos automotivos são poliuretanos obtidos por moldagem por injeção-reação (RIM, do inglês reaction injection moulding). Os precursores, monômeros ou oligômeros, geralmente polióis e poliisocianatos, são injetados no molde onde eles reagem para formar uma rede tridimensional reticulada. Dois tipos de poliisocianatos são utilizados nas composições de encapsulação RIM: os poliisocianatos aromáticos e os poliisocianatos alifáticos. Os poliisocianatos aromáticos são conhecidos por serem mais reativos e permitem reduzir eficazmente os ciclos de produção. Eles são igualmente menos caros e apresentam uma melhor resistência aos solventes.
[0005] Os poliuretanos apresentam, no entanto, o inconveniente de serem sensíveis ao envelhecimento por UV, o que pode provocar uma degradação da cor, fissuras ou uma fragilidade sobre as superfícies expostas.
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2/8 [0006] Várias soluções foram avançadas para melhorar a resistência a UV dos poliuretanos, dentre as quais o desenvolvimento de catalisadores específicos, a otimização da estequiometria entre os reativos ou ainda a adição de estabilizantes a UV.
[0007] A presente invenção propõe uma solução alternativa à utilização de poliuretanos a fim de resolver este problema de sensibilidade a UV. Foi, com efeito, colocado em evidência que a utilização de certos polímeros termoplásticos e, em particular, de elastômeros termoplásticos (TPE) para a encapsulação de vidraças de veículos automotivos constitui uma alternativa muito interessante aos elastômeros termoendurecidos obtidos por RIM em face da resistência a UV.
[0008] Além disso, a utilização de TPE apresenta outras vantagens interessantes: as juntas de vidraças de veículos automotivos à base de TPE são com efeito recicláveis, o que não é o caso das juntas à base de poliuretanos RIM; e a utilização de TPE faz desaparecer os problemas ligados à utilização de monômeros voláteis reativos e tóxicos tais como isocianatos.
[0009] A presente invenção tem, pois, por objeto, uma vidraça de veículo automotivo compreendendo um painel de vidro, uma junta elastomérica termoplástica e eventualmente um inserto metálico sobremoldado pela junta elastomérica termoplástica, a dita junta compreendendo um composto PP/TPE compreendendo de 38 a 80% em peso, de preferência de 40 a 75% em peso e, em particular, de 45 a 70% em peso de polipropileno (PP).
[0010] A junta pode compreender em geral até 5% em peso, de preferência menos de 3% ou mesmo menos de 1% em peso, de um agente de copulação tal como um alcoxissilano funcional. Em uma modalidade particular, a junta é isenta de alcoxissilano funcional.
[0011] O painel de vidro a encapsular pode ser um painel de vidro feito de vidro mineral ou ainda de material plástico. Ele pode ser constituído de uma única folha de vidro ou de material plástico ou ainda de um painel de vidro laminado formado de duas ou mais de duas folhas de vidro ou de plástico que, coladas uma à outra por meio de que se chama classicamente um intercalar de laminação, constituído geralmente de
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3/8 poli(butiral de vinila) (PVB) ou de copolímero de poli(etileno-acetato de vinila) (EVA). [0012] A ou as folhas de vidro e o intercalar de laminação podem ser coloridos, ο painel de vidro em seu conjunto conservando, no entanto, uma certa transparência, com uma transmissão luminosa (TL) que fica de preferência compreendida entre 10 e 50%, em particular entre 15 e 40%.
[0013] Em uma modalidade preferida do processo da invenção, o painel de vidro é um painel de vidro laminado constituído de duas folhas de vidro mineral coladas uma à outra por meio de um intercalar de laminação.
[0014] A vidraça de acordo com a invenção é preferivelmente um teto de painel de vidro, uma tal vidraça sendo particularmente exposta a UV. As dimensões do painel de vidro são preferivelmente tais que seu perímetro é pelo menos igual a 1,0 m, de preferência compreendida entre 1,0 e 8,0 m, em particular entre 1,3 e 4,5 m, idealmente entre 1,5 e 4,0 m.
[0015] A vidraça de acordo com a invenção pode compreender um ou vários insertos metálicos sobremoldados pela junta elastomérica termoplástica. Os insertos metálicos podem desempenhar o papel de reforços mecânicos e/ou de suporte. Tais insertos metálicos, notadamente de grande tamanho, se revelam necessários para as vidraças automotivas complexas como os tetos de painéis de vidro, notadamente tetos solares de painéis de vidro. As vidraças automotivas podem igualmente compreender outras peças, parcialmente ou completamente incorporadas na encapsulação, tais como pinos de centragem ou suportes laterais (side brackets).
[0016] O inserto metálico tem de preferência dimensões bastante elevadas, por exemplo, um comprimento próximo de uma das dimensões do painel de vidro, por exemplo, um comprimento compreendido entre 10 cm e 1,5 m, em particular entre 15 cm e 1,2 m.
[0017] A superfície do inserto metálico sobremoldado e, assim, em contato com a junta elastomérica termoplástica, pode ser uma superfície de contato inferior a 10 cm2. Trata-se, entretanto, preferivelmente, de uma superfície de contato de várias dezenas de centímetros quadrados, ou mesmo de várias centenas de centímetros quadrados, em particular compreendida entre 10 cm2 e 1000 cm2.
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4/8 [0018] O termo «elastômero termoplástico (TPE)» designa materiais poliméricos heterogêneos comportando domínios rígidos (ou duros) e domínios flexíveis (ou moles). Estes materiais têm um comportamento de elastômero em um domínio limitado de temperaturas englobando a temperatura ambiente e adotam, em temperaturas superiores à temperatura de amolecimento dos domínios rígidos, um comportamento plástico e podem consequentemente ser empregados como polímeros termoplásticos.
[0019] Os elastômeros termoplásticos são conhecidos e sua nomenclatura e classificação é definida na norma ISO 18064.
[0020] Os elastômeros termoplásticos utilizados para o processo de acordo com a invenção são de preferência escolhidos no grupo constituído dos seguintes polímeros:
- a borracha de monômero etileno-propileno-dieno (EPDM) não vulcanizada,
- a borracha de monômero etileno-propileno-dieno (EPDM) parcialmente vulcanizada, e
- os elastômeros termoplásticos estirênicos (TPE-S) como os copolímeros de blocos poli(estireno-b-butadieno-b-estireno) (SBS), os copolímeros de blocos poli(estireno-b-(etileno-butileno)-b-estireno) (SEBS) e os copolímeros de blocos poli(estireno-b-(etileno-propileno)-b- estireno) (SEPS).
[0021] Quando estes TPEs são misturados com polipropileno, o composto TPE/PP obtido apresenta igualmente propriedades de elastômero termoplástico, isto é, um comportamento elástico em um certo domínio de temperatura englobando a temperatura ambiente (20°C) e um comportamento termoplástico além deste domínio de temperatura.
[0022] O polipropileno aumenta igualmente de modo vantajoso a dureza Shore A das juntas obtidas.
[0023] A vidraça de acordo com a invenção apresenta uma resistência muito boa às radiações UV de modo que a variação de cor ΔΕ*, medida conforme a norma ISO 11664, é inferior a 1 depois de um envelhecimento de 1000 h com a ajuda de um
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5/8 aparelho weather-o-meter (WoM) durante 1000 h de acordo com as condições definidas pela norma SAE J1960. Assim, outro objeto da presente invenção trata da utilização de uma junta de encapsulação compreendendo um composto PP/TPE compreendendo de 38 a 80% em peso, de preferência de 40 a 75% em peso e, em particular, de 45 a 70% em peso de PP, para melhorar a resistência às radiações UV de uma vidraça de veículo automotivo.
[0024] O presente pedido tem igualmente por objeto um processo de fabricação de uma vidraça de veículo automotivo compreendendo um painel de vidro, uma junta elastomérica e, eventualmente, um inserto metálico sobremoldado pela junta elastomérica, compreendendo
- a inserção da borda de um painel de vidro e eventualmente de um inserto metálico em um molde de encapsulação formando uma cavidade estanque em torno da borda do painel de vidro,
- o preenchimento da cavidade estanque contendo a borda do painel de vidro e eventualmente o inserto metálico, por injeção de uma composição de encapsulação compreendendo um composto de polipropileno (PP)/elastômero termoplástico (TPE) no estado fundido,
- o resfriamento da composição de encapsulação de modo a formar uma junta elastomérica na qual é integrado o inserto metálico,
- a desmoldagem da junta elastomérica na qual é integrado o inserto metálico, o processo sendo caracterizado pelo fato de que o dito composto PP/TPE compreende de 38 a 80% em peso, de preferência de 40 a 75% em peso e, em particular, de 45 a 70% em peso de polipropileno (PP).
[0025] A composição de encapsulação utilizada na vidraça automotiva de acordo com a invenção pode compreender, além do composto TPE/PP, um ou vários aditivos que têm principalmente por função reduzir a viscosidade da composição de encapsulação a quente, favorecer a adesão da composição ao painel de vidro, diminuir os custos do material final obtido, e/ou aumentar a estabilidade física ou química do material final obtido.
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6/8 [0026] A fim de favorecer a adesão da junta ao painel de vidro, a composição de encapsulação pode compreender em geral até 5% em peso, de preferência menos de 3% ou mesmo menos de 1% em peso, em relação ao peso total da composição de encapsulação, de um agente de copulação tal como um alcoxissilano funcional. Em uma modalidade particular, a junta é isenta de alcoxissilano funcional.
[0027] Os aditivos redutores de custos são por exemplo cargas minerais como giz, caulim, talco, óxido de zinco e negro de fumo. Eles podem estar presentes em uma quantidade compreendida tipicamente entre 1 e 15%, de preferência entre 2 e 10% em peso, relacionada ao peso total da composição de encapsulação. A presença de tais cargas minerais aumenta a dureza Shore A das juntas formadas.
[0028] Os óleos, preferivelmente óleos minerais, servem de adjuvantes de aplicação e permitem reduzir a temperatura de transição vítrea e fluidificar a composição de encapsulação quente. Eles estão presentes, por exemplo, à razão de 10 a 50%, de preferência de 20 a 45% em peso, em relação ao peso total da composição de encapsulação. Sua presença tem pouco efeito sobre a dureza da junta final.
[0029] E, por fim, agentes estabilizantes antioxidantes ou anti-UV podem igualmente estar presentes em baixa quantidade, geralmente inferior a 1% em peso.
[0030] A quantidade total de tais aditivos não deve, no entanto, ultrapassar um limite superior de carca de 30 a 35% em peso e a composição de encapsulação compreende preferivelmente entre 35 e 65% em peso, de preferência entre 45% e 60% em peso e, em particular, entre 50 e 57% em peso de composto PP/TPE, em relação ao peso total da composição de encapsulação.
[0031] Composições de encapsulação prontas para o emprego contendo um composto PP/TPE e aditivos (óleos minerais/cargas minerais/agentes estabilizantes) são disponíveis no mercado a partir das empresas TEKNOR APEX, EXXON, KRAIBURG, MCPP, MULTIBASE.
[0032] A composição de encapsulação é injetada de preferência a uma temperatura compreendida entre 170°C e 260°C, em particular entre 170°C e 220°C, sob uma pressão compreendida entre 15 bars e 120 bars, de preferência entre 15
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7/8 bars e 80 bars.
[0033] O «endurecimento» da composição de encapsulação é obtido por simples resfriamento, ativo ou passivo, de preferência ativo, do molde e do material de encapsulação. Dito de outro modo, a etapa de endurecimento não compreende etapa de aquecimento tendo em vista a reticulação química da composição de encapsulação.
[0034] A desmoldagem da junta é obtida, com vantagem, antes do resfriamento completo até a temperatura ambiente, por exemplo a uma temperatura compreendida entre 40 e 120°C.
[0035] Os insertos metálicos sobremoldados podem ser de qualquer material metálico. Eles são de preferência de aço. Eles podem eventualmente ser recobertos de um revestimento de superfície, orgânico ou mineral, como por exemplo uma camada de tinta depositada por cataforese, que os protege eficazmente contra a corrosão.
[0036] A presente invenção é ilustrada pelos seguintes exemplos não limitativos. Exemplos [0037] Uma vidraça automotiva de acordo com a invenção (exemplo 1 ) obtida por encapsulação de um painel de vidro de vidro mineral com a ajuda de um TPE compreendendo um composto PP/TPE que compreende de 38 a 80% em peso de PP e duas vidraças automotivas comparativas (exemplos 2 e 3) obtidas por encapsulação de um painel de vidro de vidro mineral com a ajuda de uma composição de encapsulação RIM compreendendo, por um lado, poliisocianatos aromáticos (exemplo 2) e, por outro lado, poliisocianatos alifáticos (exemplo 3).
[0038] Estas três vidraças foram submetidas a um ciclo de envelhecimento acelerado com a ajuda de um weather-o-meter (WoM) durante 1000 h conforme as condições definidas pela norma SAE J1960. Cada uma das composições de encapsulação compreende uma quantidade idêntica de carga de negro de fumo, as juntas de encapsulação obtidas apresentando, todas, uma coloração negra profunda antes do envelhecimento. A fim de determinar o efeito do envelhecimento UV sobre a junta de encapsulação, os valores de ΔΕ* foram calculados a partir das medições de
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8/8 cor L*a*b*, conforme a norma ISO 11664, sob iluminante D65, observador a 2°, realizadas no nível da junta antes e depois do envelhecimento. A solidez da cor foi igualmente avaliada sobre uma escala de cinza tal como definida pela norma EN 20105-A02: 1994, o índice 5 correspondendo à coloração negra profunda das juntas antes do envelhecimento. Os resultados são apresentados na seguinte tabela.
Amostra Material encapsulação de ΔΕ* Escala de cinza
Ex1 Composto PP/TPE < 1 4-5
Ex2 PU-RIM aromático >8 2
Ex3 PU-RIM alifático <2 3
[0039] As vidraças dos exemplos comparativos 2 e 3 apresentam uma degradação elevada de sua cor após envelhecimento, como mostram os valores de ΔΕ* elevados e/ou as notas baixas na escala de cinza. Ao contrário, a vidraça do exemplo 1, de acordo com a presente invenção, é pouco afetada pelo envelhecimento UV.

Claims (10)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Vidraça de veículo automotivo, caracterizada pelo fato de que compreende um painel de vidro e uma junta elastomérica termoplástica, a dita junta compreendendo um composto PP/TPE compreendendo de 38 a 80% em peso, de preferência de 40 a 75% em peso e, em particular, de 45 a 70% em peso de polipropileno (PP).
  2. 2. Vidraça de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que ela compreende um inserto metálico, pelo menos um pino de centragem ou pelo menos um suporte lateral (side brackets) sobremoldado pela junta elastomérica termoplástica.
  3. 3. Vidraça de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o TPE é escolhido dentre
    - a borracha de monômero etileno-propileno-dieno (EPDM) não vulcanizada,
    - a borracha de monômero etileno-propileno-dieno (EPDM) parcialmente vulcanizada, e
    - os elastômeros termoplásticos estirênicos (TPE-S) como os copolímeros de blocos poli(estireno-b-butadieno-b-estireno) (SBS), os copolímeros de blocos poli(estireno-b-(etileno-butileno)-b-estireno) (SEBS) e os copolímeros de blocos poli(estireno-b-(etileno-propileno)-b-estireno) (SEPS).
  4. 4. Vidraça de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a junta compreende até 5% em peso, de preferência menos de 3% ou mesmo menos de 1% em peso, de um agente de copulação.
  5. 5. Vidraça de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que a junta é isenta de alcoxissilano funcional.
  6. 6. Processo de fabricação de uma vidraça de veículo automotivo compreendendo um painel de vidro, uma junta elastomérica e um inserto metálico sobre moldado pela junta elastomérica, compreende:
    - a inserção da borda de um painel de vidro e de um inserto metálico em um molde de encapsulação formando uma cavidade estanque em torno da borda do
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    2/2 painel de vidro,
    - o preenchimento da cavidade estanque, contendo a borda do painel de vidro e o inserto metálico, por injeção de uma composição de encapsulação compreendendo um composto de polipropileno (PP)/elastômero termoplástico (TPE) no estado fundido,
    - o resfriamento da composição de encapsulação de modo a formar uma junta elastomérica na qual é integrado o inserto metálico,
    - a desmoldagem da junta elastomérica na qual é integrado o inserto metálico, o processo sendo caracterizado pelo fato de que o dito composto PP/TPE compreende de 38 a 80% em peso, de preferência de 40 a 75% em peso e, em particular, de 45 a 70% em peso de polipropileno (PP), e pelo fato de que o inserto metálico é recoberto, sobre toda sua superfície suscetível de entrar em contato com a composição de encapsulação, com um revestimento de polipropileno.
  7. 7. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a composição de encapsulação compreende até 5% em peso, de preferência menos de 3% ou mesmo menos de 1% em peso, de um agente de copulação.
  8. 8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que a junta é isenta de alcoxissilano funcional.
  9. 9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de que a composição de encapsulação contém ainda cargas minerais tais como giz, caulim, talco, óxido de zinco e negro de fumo, adjuvantes de aplicação tais como óleos, de preferência óleos minerais, ou agentes estabilizantes antioxidantes ou anti-UV.
  10. 10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 9, caracterizado pelo fato de que a composição de encapsulação compreende entre 35 e 65% em peso, de preferência entre 45% e 60% em peso, em particular entre 50 e 57% em peso de composto PP/TPE, em relação ao peso total da composição de encapsulação.
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