ES2200818T3 - Adhesivo de un componente con tiempo de abertura de la union adaptable. - Google Patents

Adhesivo de un componente con tiempo de abertura de la union adaptable.

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ES2200818T3 ES00904848T ES00904848T ES2200818T3 ES 2200818 T3 ES2200818 T3 ES 2200818T3 ES 00904848 T ES00904848 T ES 00904848T ES 00904848 T ES00904848 T ES 00904848T ES 2200818 T3 ES2200818 T3 ES 2200818T3
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Abstract

Adhesivo de un componente, que comprende los siguientes componentes: A) 5 ¿ 90 % en peso de un componente de resina epóxido cicloalifático, B) 10 ¿ 94 % en peso de un caucho de silicona epoxifuncional, C) 0, 05 a 5 % en peso de un iniciador UV a base de ferroceno, D) 0, 1 ¿ 5 % en peso de un iniciador térmico, E) 0, 05 a 1, 5 % en peso de un promotor de la adhesión, F) 0, 1 ¿ 10 % en peso de un ácido silícico altamente disperso, G) 0 ¿3 % en peso de espaciadores y H) 0 ¿ 70 % en peso de substancia de carga.

Description

Adhesivo de un componente con tiempo de abertura de la unión adaptable.
La invención se refiere a un adhesivo de resina epóxido de un componente elastificado con caucho de silicona, cuyo tiempo de abertura de la unión se puede adaptar, a través del tipo y concentración del fotoiniciador -y/o la duración y/o la intensidad de la activación UV, al proceso de fabricación respectivo, en el que se emplea. Este adhesivo es adecuado con preferencia para procedimientos automáticos de encolado y se puede emplear también con ventaja para piezas de unión de superficie grande con coeficientes opuestos de dilatación térmica. Es adecuado, por ejemplo, para encolados de materiales magnéticos permanentes, como se emplean en el montaje de imanes permanentes sobre chapas polares y/o polis macizos de acero en máquinas excitadas de forma permanente.
En muchas áreas de la técnica se unen o fijan piezas de trabajo ya exclusivamente a través de encolado. De esta manera son desplazados los procedimientos convencionales de fijación como soldadura, estañado, atornillado y similares. Para los campos de aplicación en constante crecimiento son necesarios adhesivos que deben cumplir los más diferentes requerimientos.
Se conoce por el documento DE 195 38 468 A1 un adhesivo de un componente con perfil favorable de las propiedades, que no posibilita, sin embargo, en virtud del iniciador UV altamente reactivo, un coeficiente de unión relevante desde el punto de vista técnico y debido a la falta de partículas de elastificación no es adecuado tampoco para encolados de superficies grandes.
Por lo tanto, el cometido de la invención es poner a disposición un adhesivo y un procedimiento para encolar, con el que se pueden realizar tiempos abiertos de unión técnicamente relevantes y son posibles encolados de superficies grandes.
Además, se utilizan cada vez más adhesivos, que forman una unión encolada elástica, especialmente cuando se fabrica un compuesto encolado, que debe ser estable térmicamente sobre una gama amplia de temperaturas, porque durante la dilatación o retracción de las piezas de trabajo condicionadas térmicamente, la unión encolada debe compensar a través de la elasticidad las diferencias de la longitud.
El objeto de la invención es un adhesivo de un componente, que comprende los siguientes componentes:
A) 5-90% en peso de un componente de resina epóxido cicloalifático,
B) 10-94% en peso de un caucho de silicona epoxifuncional,
C) 0,05 a 5% en peso de un iniciador UV a base de ferroceno,
D) 0,1-5% en peso de un iniciador térmico,
E) 0,05 a 1,5% en peso de un promotor de la adhesión,
F) 0,1-10% en peso de un ácido silícico altamente disperso,
G) 0-3% en peso de espaciadores y
H) 0-70% en peso de substancia de carga.
Además, el objeto de la invención es un procedimiento para el encolado superficial de dos piezas de trabajo, que comprende las etapas de trabajo
\hbox{siguientes}
.
-
aplicación de una capa de un adhesivo sobre una de las dos piezas de trabajo o sobre las dos piezas de trabajo,
-
ajuste de un tiempo de abertura deseado de la unión del adhesivo a través de la radiación UV selectiva, con respecto a la duración y la intensidad, y/o la atemperación y/o radiación IR para la fijación de la posición, y
-
unión conjunta de las dos piezas de trabajo,
-
endurecimiento térmico posterior del adhesivo.
Se posibilita un tiempo de abertura definido de la unión, que garantiza una colocación segura de las piezas de trabajo en posición, a través del tipo y concentración del fotoiniciador, a través de la selección de la intensidad y de la duración de la activación UV.
Después de la unión de las piezas de trabajo, se puede endurecer el adhesivo, adaptado al ciclo de fabricación, a temperatura ambiente hasta la resistencia al contacto manual, de manera que es posible un procesamiento adicional del compuesto que se acaba de formar sin soporte de fijación extra, por ejemplo en un proceso automático.
A través de la aplicación de calor de corta duración, por ejemplo tratamiento térmico infrarrojo, se pueden reducir también claramente el tiempo de abertura de la unión y de esta manera se puede elevar la resistencia al contacto manual. La resistencia final se alcanza entonces en una etapa de endurecimiento térmico conectada a continuación.
El tiempo de abertura de la unión de un adhesivo de este tipo se puede controlar fácilmente según loa requerimientos, a través de la concentración de iniciador en el adhesivo, a través de la duración y/o la intensidad de la radiación UIV y la temperatura de las piezas de trabajo, de la capa adhesiva y/o del entorno.
Los tiempos abiertos de la unión ajustables varían en este caso desde algunos segundos hasta varias
\hbox{horas}
.
Debido a las partículas de elastómero incorporadas, el adhesivo y el procedimiento son adecuados también para la unión de piezas de superficies grandes, por ejemplo también piezas de trabajo macizas con coeficientes opuestos de dilatación térmica.
Con preferencia, el adhesivo contiene un iniciador UV a base de sal de ferroceno que, en función de la concentración, la duración y/o la intensidad de la activación UV, proporciona un tiempo de abertura de la unión entre 30 segundos y 3 horas. Además, contiene con preferencia el caucho de silicona epoxifuncional en forma de partículas, que proporcionan una elasticidad sorprendentemente alta de la unión adhesiva.
Para el endurecimiento completo, donde se aplica luz UV en parte insuficiente o ninguna, como por ejemplo en el caso de capas gruesas y/o regiones de sombras, el adhesivo contiene un iniciador térmico.
El componente A del adhesivo es una resina epóxido cicloalifática, por ejemplo un diepóxido epoxidado anular como diglicidiléter cicloalifático en una cantidad de 5 a 90% en peso, con preferencia de 5 a 50% en peso.
El componente B es un caucho de silicona epoxifuncional y está contenido en el pegamento en una cantidad de 10 a 94% en peso, con preferencia de 50-90% en peso, especialmente de 70-90% en peso. El caucho de silicona es incorporado químicamente
\newpage
a través de los grupos epoxifuncionales en la matriz de polímero. Por lo tanto, se excluye una separación de estas partículas con una tamaño medio de los granos de 0,1-3 \mum.
Como componente C del adhesivo se emplea un iniciador UV a base de sal de ferroceno, que libera fotolíticamente cationes de ácido a través de la radiación UV, que catalizan la polimerización del epóxido. La velocidad de reacción es una función de su concentración y de la temperatura de procesamiento aplicada. Con preferencia se utiliza ciclopentadienilisopropilbenceno-hierro(II)-hexafluorofosfato.
El componente D del adhesivo es un iniciador térmico, por ejemplo a base de una sal de tiolanio, como es benciltiolaniohexafluoroantimonato y el componente E es un promotor de la adhesión habitual, como por ejemplo glicidiloxipropiltrimetoxisilano.
Los otros componentes F, G, H son un ácido silícico altamente disperso, como por ejemplo Aerosil, bolas de cerámica o de vidrio para el ajuste definido del intersticio de unión y substancias de carga habituales, como por ejemplo harina de cuarzo.
Por lo tanto, el adhesivo se puede endurecer según el principio dual: se inicia la reacción de endurecimiento a través de una radiación UV adaptada, en cuanto a la intensidad y la duración, al tiempo de abertura de la unión deseado. Con un proceso de endurecimiento térmico siguiente se consigue la resistencia final, especialmente también en las regiones a la sombra de la luz UV.
Una unión encolada de acuerdo con una configuración ventajosa del procedimiento se realiza de la siguiente manera: una y/o las dos piezas de trabajo a unir son provistas con una capa de adhesivo, con preferencia en un espesor de capa entre 10 y 500 \mum. La capa de adhesivo es irradiada con luz UV, según el tiempo de abertura de la unión necesario, durante 1 a 60 segundos. Con una concentración de iniciador UV de 0,5% en peso de una intensidad de 40 mV/cm^{2} y una duración de la radiación de 30 a 60 segundos, se ajusta un tiempo de abertura de la unión (es decir, el periodo de tiempo en el que el adhesivo permanece líquido) de 1 a 2 horas.
Las piezas de unión son alineadas y unidas dentro del tiempo de abertura de unión de acuerdo con una previsión de la posición. Al término del tiempo de abertura de la unión, se solidifica el adhesivo y alcanza, con los datos de radiación indicados, al cabo de 3 horas, una resistencia al contacto manual útil con una resistencia al cizallamiento de 2 N/mm^{2}, que posibilita la manipulación posterior del compuesto sin dispositivos de retención. Para prestar la máxima resistencia al compuesto encolado, se lleva a cabo un endurecimiento térmico posterior.
El iniciador térmico contenido en el adhesivo garantiza en este caso al cabo de 2 horas a 150ºC un endurecimiento completo y uniforme del punto encolado.
Si debe generarse un compuesto de más de dos piezas de trabajo, entonces después de la fijación de al menos un punto adhesivo se añaden todavía otras piezas de trabajo y se fijan. Se puede suprimir un dispositivo de fijación para las piezas de trabajo aplicadas en primer lugar. También en el caso de encolados sobre superficies fuertemente inclinadas, curvadas o incluso en voladizo es posible la fijación a través de radiación UV y después del tiempo de abertura de la unión correspondiente o bien de la resistencia al contacto manual de las partes encoladas, se mantiene la posición relativa de las piezas de trabajo encoladas también en el caso de calentamiento durante la temperatura de endurecimiento. La fijación es también suficientemente estable y de posición exacta cuando repercuten fuerzas adicionales sobre las piezas de trabajo encoladas o bien fijadas. Este caso se observa, por ejemplo, durante el encolado de imanes, que repercuten entre sí a través de las distancias cortas con fuerzas magnéticas de atracción y de repulsión.
El adhesivo y/o el punto de unión generado con el procedimiento utilizando el adhesivo muestra, una vez realizado el endurecimiento térmico posterior, una resistencia final de < 3,5 N/mm^{2}, medida en un material magnético permanente de tierras raras se superficie grande, fabricado de acuerdo con la metalurgia del polvo "VACODYM" / compuesto encolado de hierro a 150ºC. Este nivel de resistencia se mantiene también después del almacenamiento durante v arias semanas a 150ºC. Un compuesto representado de esta manera es adecuado para la utilización en el intervalo de temperaturas de -40ºC a 180ºC.
El adhesivo se aplica a temperatura ambiente por medio de la técnica de distribuidor o de rascador en un espesor de capa de 10 - 500 \mum, con preferencia de 70–150 \mum y de manera especialmente preferida de 100 a 125 \mum, independientemente de si se aplica sobre unas de las dos piezas de trabajo o sobre las dos piezas de trabajo.
Para el ajuste de un intersticio de unión definido, se ha revelado que es ventajosa la adición de espaciadores, como por ejemplo bolas de vidrio. En este caso es muy especialmente práctica la utilización de bolas de vidrio con un diámetro que corresponde al tamaño pretendido del intersticio de unión. Por ejemplo, con la adición de bolas de vidrio y/o de bolas de cerámica con un diámetro de 100-125 \mum se puede producir un espesor de capa de la capa adhesiva y un intersticio de unión de este orden de magnitud.
Las bolas de vidrio y/o las bolas de cerámica se pueden incorporar en el adhesivo antes de su aplicación sobre una de las dos piezas de trabajo o se pueden dispersar sobre el lecho de adhesivo ya aplicado sobre la pieza de trabajo durante el tiempo de abertura de la unión.
El porcentaje de los espaciadores en el adhesivo es de una manera más ventajosa de 0,5 a 5% en peso. Se ha revelado como especialmente ventajoso un porcentaje de 0,75 a 3 y especialmente de aproximadamente 1% en peso, con respecto a la masa total de adhesivo.
El procedimiento de adhesión es adecuado para la unión de una pluralidad de los más diferentes substratos. En particular, un campo de aplicación de la invención es el encolado de un elemento magnético permanente con un material ferromagnético, como por ejemplo un polo de hierro, que está constituido por un bloque macizo o una pila de chapas superpuestas, en una máquina eléctrica. Pero también se consigue una resistencia adhesiva alta sobre vidrio, plástico, cerámica o metal.
A continuación se explica en detalle el adhesivo con la ayuda de un ejemplo de realización (todos los componentes se pueden adquirir individualmente en el comercio):
A) 10,0 g de 3,4-epoxiciclohexilmetil-(3,4-epoxi)ciclohexancarboxilato
B) 87,5 g de resina epóxido modificada con elastómero de silicona
C) 0,5 g de ciclopentadienilisopropilbenceno-hierro(II)-hexafluorofosfato
D) 1,5 g de S-benciltiolanio-
\hbox{hexafluoroantimonato}
E) 0,5 g de glicidiloxipropiltrimetoxisilano
F) 0,5 g de ácido silícico altamente disperso
G) 1,0 g de bolas de vidrio
H) 12 g de harina de cuarzo.
El procedimiento de encolado según la invención ofrece la ventaja de realizar continuamente compuestos unidos sin dispositivos costosos de retención. Los parámetros para el tiempo de abertura de la unión, que se pueden ajustar a través del tipo del iniciador UV, la concentración del iniciador UV, la duración y/o la intensidad de la activación UV, se pueden seleccionar de tal forma que se incorpora el ajuste de la resistencia al contacto manual en el ciclo deseado de la fabricación y la manipulación siguiente de las piezas de trabajo a encolar se puede realizar sin soportes de fijación adicionales.
En el sistema iniciador del adhesivo según la invención es ventajoso que tanto el fotoiniciador como también el iniciador térmico activen una polimerización catiónica, es decir, que el endurecimiento del adhesivo proporciona una red unitaria, libre de tensión. Otra ventaja es que el endurecimiento térmico se puede realizar independientemente del instante después de la activación UV. Se consigue siempre la misma resistencia fija, independientemente de si existe un tiempo de abertura de la unión de 1 minuto o 3 minutos o incluso un almacenamiento durante
más de 3 días.

Claims (10)

1. Adhesivo de un componente, que comprende los siguientes componentes:
A) 5-90% en peso de un componente de resina epóxido cicloalifático,
B) 10-94% en peso de un caucho de silicona epoxifuncional,
C) 0,05 a 5% en peso de un iniciador UV a base de ferroceno,
D) 0,1-5% en peso de un iniciador térmico,
E) 0,05 a 1,5% en peso de un promotor de la adhesión,
F) 0,1-10% en peso de un ácido silícico altamente disperso,
G) 0-3% en peso de espaciadores y
H) 0-70% en peso de substancia de carga.
2. Adhesivo según la reivindicación 1, en el que el componente C es ciclopentadienilisopropilbenceno-hierro(II)-hexafluorofosfato.
3. Adhesivo según una de las reivindicaciones 1 ó 2, en el que el iniciador térmico (componente D) es benciltiolaniohexafluoroantimonato.
4. Utilización del adhesivo según una de las reivindicaciones 1 a 3 para el encolado de partes de unión de superficie grande con coeficientes de dilatación opuestos.
5. Procedimiento para el encolado superficial de dos piezas de trabajo, que comprende las etapas de trabajo siguientes:
-
aplicación de una capa de un adhesivo según
una de las reivindicaciones 1 ó 2 sobre una de las dos piezas de trabajo o sobre las dos piezas de trabajo,
-
ajuste de un tiempo de abertura deseado de la unión del adhesivo a través de la radiación UV selectiva, con respecto a la duración y la intensidad, y/o la atemperación y/o radiación IR para la fijación de la posición, y
-
unión conjunta de las dos piezas de trabajo,
-
endurecimiento térmico posterior del adhesivo.
6. Procedimiento según la reivindicación 5, en el que antes del endurecimiento térmico se une y se fija a través de la repetición de las tres primeras etapas del procedimiento al menos otra pieza de trabajo a las dos primeras piezas de trabajo.
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 5 ó 6, en el que al menos una de las piezas de trabajo es maciza.
8. Compuesto encolado de al menos dos piezas de trabajo, que está unido con el adhesivo según una de las reivindicaciones 1 ó 2 y/o según el procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 5 a 7.
9. Compuesto según la reivindicación 8, en el que se unen piezas de trabajo de un material magnético con un soporte metálico.
10. Utilización de un compuesto según una de las reivindicaciones 8 ó 9 en el intervalo de temperaturas de -40ºC a 180ºC.
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