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.Info
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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.
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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