ES2201763T3 - Conexion con un componente producido de un elastomero termoplastico. - Google Patents

Conexion con un componente producido de un elastomero termoplastico.

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ES2201763T3 ES99941892T ES99941892T ES2201763T3 ES 2201763 T3 ES2201763 T3 ES 2201763T3 ES 99941892 T ES99941892 T ES 99941892T ES 99941892 T ES99941892 T ES 99941892T ES 2201763 T3 ES2201763 T3 ES 2201763T3
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Abstract

Procedimiento para la formación de una conexión permanente entre al menos 2 componentes de un objeto, siendo al menos un componente de dicho objeto un componente de selladura o conexión obtenido por moldeo de un material elastómero termoplástico, caracterizado porque el componente se somete a un tratamiento que consta de las siguientes etapas: a. estirar el componente de material elastómero termoplástico b. relajar el componente sometido a la etapa (a) a temperatura ambiente c. colocar el componente obtenido en la etapa (b) en el emplazamiento de la conexión deseada en el objeto, y d. exponer el componente sometido a la etapa (c) a un aumento de temperatura de, como máximo, 20ºC por debajo del punto de fusión del elastómero termoplástico.

Description

Conexión con un componente producido de un elastómero termoplástico.
La invención se refiere a un componente producido a partir de un elastómero termoplástico que se aplica en conexión permanente con al menos dos componentes de un objeto, y a un procedimiento para la formación de esa conexión. La invención está dirigida especialmente a un procedimiento para dar lugar a una conexión de selladura entre dos componentes de un objeto.
Los componentes de selladura de materiales elastómeros termoplásticos son conocidos y tienen numerosas aplicaciones. Por ejemplo, como obturador para carrocería o cubierta, es decir, obturador para sellar orificios necesarios en la construcción de, por ejemplo, la carrocería de un automóvil o la cubierta de un refrigerador para impedir la entrada de agua, aros de estanqueidad, aros de selladura, manguitos retráctiles y similares. La aplicación de objetos de selladura de material elastómero termoplástico presenta ventajas importantes, ya que las propiedades termoplásticas permiten producir en serie piezas moldeadas más complejas de un modo bastante sencillo, lo que no es posible en el caso de los materiales de caucho, puesto que, en este caso, es necesario que la vulcanización tenga lugar en el molde. Sin embargo, una desventaja de los objetos de selladura o conexión fabricados de material elastómero termoplástico es que sólo permiten un grado limitado de deformación cuando se instalan. En general, un grado de deformación del orden de varias decenas de puntos porcentuales no es completamente reversible y da lugar a una deformación permanente.
Si la deformación inicial es 100%, la deformación permanente puede ser, con frecuencia, de hasta 40%. Ésta se denomina deformación permanente por tracción del 40%. En general, dicha deformación permanente por tracción es menor que 10% en cauchos. En algún caso, el rendimiento es inadecuado debido a esa mayor deformación permanente por tracción, y también porque los materiales elastómeros termoplásticos son generalmente más duros debido a la presencia de segmentos duros en la matriz. En consecuencia, el objeto de la invención es proporcionar un procedimiento para formar una conexión permanente entre dos componentes de un objeto, en la que al menos un componente se obtenga por moldeo de un material elastómero termoplástico, dando lugar a una selladura mejorada.
El objeto de la invención se alcanza por el procedimiento descrito en la reivindicación 1. Los materiales elastómeros termoplásticos se describen extensamente, por ejemplo, en Thermoplastic Elastomers, 2ª edición, G. Holden e.a. compilador, Hanser Verlag (1996), ISBN 1-56990-205-4, y en la bibliografía allí citada.
La invención puede, en principio, aplicarse a todos los elastómeros termoplásticos actualmente comunes que se aplican en componentes usados en conexiones. En razón de su resistencia química, por ejemplo, se hace uso preferiblemente de elastómeros termoplásticos basados en poliuretanos, poliésteres y poliamidas como bloque duro en copolímeros, y combinaciones de un polímero termoplástico duro y un elastómero, tales como las combinaciones de polipropileno con EPDM o con EPR.
Los referidos materiales elastómeros termoplásticos pueden obtenerse comercialmente con diversos nombres de marca. También pueden usarse combinaciones de polímeros termoplásticos duros con elastómeros termoplásticos. Los materiales elastómeros termoplásticos pueden contener aditivos comunes; por ejemplo, cargas tales como talco, negro de humo, cargas de refuerzo tales como mica, estabilizadores, colorantes y productos auxiliares de elaboración.
El moldeo puede efectuarse usando técnicas comunes; por ejemplo, técnicas de moldeo por inyección y extrusión.
En general, el estiramiento se efectúa perpendicularmente al plano en el que se va a producir la conexión.
El grado de estiramiento necesario para el procedimiento de la invención se determina caso por caso y depende en gran medida de la forma del componente y la conexión a la que se va a aplicar.
"Estiramiento" significa aquí la cantidad de deformación por la que permanece más del 10% de la deformación después de liberar la tensión que ha dado lugar a la deformación. Ésta normalmente está relacionada con el intervalo de temperatura de -40ºC a +60ºC, que en lo que sigue se denominará la "temperatura ambiente".
En general, el estiramiento se produce cuando la deformación asciende a más del 50%, y el estiramiento se produce antes en los elastómeros termoplásticos más duros que en los más blandos.
En general, no se aplicará un estiramiento mayor que 200%, preferiblemente que 100%, porque, en caso contrario, la deformación remanente al liberar la tensión deformadora, también conocida como deformación permanente por tracción, es demasiado grande y menos reproducible.
El tiempo durante el cual se aplica el estiramiento puede variar entre amplios límites; por razones de producción se elige que sea lo más breve posible, por ejemplo 10 segundos. El tiempo requerido está determinado en parte por la reproducibilidad de la deformación que permanece después de la relajación del componente a temperatura ambiente.
Por razones de economía se elige que la temperatura aumentada a la que posteriormente se expone sea lo mayor posible, pero no mayor que una temperatura que esté aproximadamente 20ºC por debajo del punto de fusión del elastómero termoplástico. El punto de fusión del elastómero termoplástico se define aquí como la temperatura a la que se sitúa el punto más alto de la cresta de la curva de calentamiento de la medición de calorimetría diferencial de barrido (DSC) a una velocidad de calentamiento de 20ºC/min.
Es muy sorprendente que, en esas condiciones, el componente, después de haberse relajado a temperatura ambiente, muestre un encogimiento sustancial hacia la deformación, como consecuencia del cual se establece una conexión continua en tensión.
El tiempo durante el cual la conexión está expuesta a la temperatura aumentada puede variar dentro de límites amplios, y con frecuencia está determinado por consideraciones relacionadas con la producción. En general, sin embargo, el tiempo debe limitarse, ya que, en caso contrario, la tensión a la que tiene lugar la conexión disminuirá de modo demasiado acentuado. Una duración de 0,5 a 30 minutos es suficiente en la mayoría de los casos.
La invención se ilustra con los siguientes ejemplos.
Ejemplo 1
En este ejemplo, el procedimiento de la invención se ilustra con referencia a un obturador para carrocería o cubierta usado para la selladura de orificios en una plancha de metal. El obturador para carrocería o cubierta se obtiene por moldeo de inyección y posteriormente es estirado perpendicularmente al plano en el que se va a producir la conexión, lo cual en este ejemplo se efectúa inmediatamente después del enfriamiento de la máquina de moldeo por inyección con un accesorio en el molde. A continuación puede relajarse el obturador para carrocería o cubierta, a una temperatura ambiente de 23ºC, para retomar sustancialmente sus dimensiones originales. Después de haber insertado el obturador para carrocería o cubierta en la plancha de metal, se lleva a cabo el tratamiento térmico a alta temperatura (170ºC). En la industria del automóvil, esta operación preferiblemente coincide con la línea de pulverización de pintura. Durante este último tratamiento térmico, el obturador entra en contacto hermético con la superficie de la plancha de metal y es mantenido en tensión.
Por supuesto que las dimensiones del obturador para carrocería o cubierta se ajustan con precisión para adaptarse a las deformaciones a que va a ser sometido, y pueden establecerse experimentalmente usando barras de ensayo del material elastómero empleado.
Para aplicaciones en la industria del automóvil se prefiere usar elastómeros de éster de poliéter basados en poli(tereftalato de butileno) como segmento duro, en la medida en que, entre otras condiciones, tales materiales sean capaces de resistir satisfactoriamente la alta temperatura que se produce en la línea de pulverización de pintura y puedan pintarse satisfactoriamente.
Ejemplo II
Este ejemplo indica en términos generales las características del material elastómero termoplástico que es necesario determinar para la formación correcta del componente que va a usarse en el procedimiento de la invención y para establecer la aptitud del material para el procedimiento de la composición.
Se cortaron barras de ensayo en forma de juegos de mancuerna con dimensiones críticas de 4 x 20 mm y 1 ó 2 mm de grosor en placas moldeadas por inyección. Se llevaron a cabo ensayos de tracción usando una máquina de ensayos de tracción Zwick 1445. Las barras de ensayo se deformaron a 60ºC y la deformación se mantuvo durante 10 segundos.
Después de la deformación a 60ºC, las barras de ensayo se almacenaron a temperatura ambiente durante 24 horas con la tensión liberada, y se monitorizó la recuperación de la forma original.
La deformación y la recuperación de la forma original (relajación) se midieron sobre la base de la distancia entre dos marcas, situadas cada una de ellas a 10 mm a cada lado del centro de la sección estrecha de las barras de ensayo.
Posteriormente se monitorizó la relajación durante 30 minutos en un horno a 170ºC. Se llevó a cabo una medición paralela para determinar la tensión en una barra de ensayo cuya longitud se había mantenido constante.
La Tabla 1 muestra, para los tres ésteres de copoliéter, la recuperación después de diferentes deformaciones como función del tiempo a 170ºC y en la siguientes condiciones: a) alargamiento inicial de 50%, b) de 100% y c) de 200%.
TABLA 1
Arnitel PL380 (A) Amitel PL380 B (B) Arnitel PL580 (C)
d\deformación 25% 50% 100% 200% 25% 50% 100% 25% 50% 100% 200%
di (mm) * 1 19,82 19,83 19,58 19,68 19,53 19,79 19,33 19,69 19,49 19,60 19,61
2 19,44 19,46 19,50 19,52 19,53 19,59 19,45 19,60 19,94 19,63 19,38
3 19,81 19,74 19,84 19,47 19,41 19,65 19,29 19,55 19,74 19,72 19,65
dr1 (mm) 20,40 20,93 22,82 30,38 19,58 21,32 23,00 20,80 22,02 28,72 40,56
20,18 20,70 24,19 29,89 20,05 21,33 22,92 20,81 22,19 29,94 42,49
20,49 20,97 24,62 29,84 20,12 21,50 22,71 20,59 22,65 29,67 44,65
dr2 (mm) 20,22 20,76 21,47 24,18 18,98 20,23 20,55 20,28 20,87 24,80 32,64
19,94 20,44 21,79 23,41 19,22 20,12 20,70 20,24 21,24 23,94 33,20
20,26 20,75 21,82 24,03 19,38 20,11 20,46 19,85 21,42 24,50 33,46
* Número de la muestra
En donde di es la distancia inicial entre dos marcas, dR1 es la distancia entre dos marcas después de la relaja-
ción a 23°C, y dR2 es la distancia entre las dos marcas después de la relajación a 170°C.
Los datos de la tabla indican que el éster de poliéter B parece el más adecuado para el procedimiento de la invención, porque la recuperación de las dimensiones originales después del encogimiento a 170ºC es alta, y la tensión permanece a un nivel alto y constante especialmente cuando la deformación inicial ha sido de 100% o mayor.
Esto último también sucede con el éster de copoliéter C; sin embargo, la deformación residual permanece alta. Además, la dureza de C es mayor que la de B.
A = Arnitel® PL380, dureza (Shore D) = 38
B = Arnitel® PL380 B, dureza (Shore D) = 38
modificado a partir de Arnitel® PL380
C = Arnitel® PL580, dureza (Shore D) = 58
Arnitel® P, éster de copoliéter basado en poli(tereftalato de butileno) como segmento duro y poli(óxido de propileno) rematado con óxido de etileno como segmento blando, es un producto comercial de DSM, de los Países Bajos.

Claims (7)

1. Procedimiento para la formación de una conexión permanente entre al menos 2 componentes de un objeto, siendo al menos un componente de dicho objeto un componente de selladura o conexión obtenido por moldeo de un material elastómero termoplástico, caracterizado porque el componente se somete a un tratamiento que consta de las siguientes etapas:
a.
estirar el componente de material elastómero termoplástico
b.
relajar el componente sometido a la etapa (a) a temperatura ambiente
c.
colocar el componente obtenido en la etapa (b) en el emplazamiento de la conexión deseada en el objeto, y
d.
exponer el componente sometido a la etapa (c) a un aumento de temperatura de, como máximo, 20ºC por debajo del punto de fusión del elastómero termoplástico.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el elastómero termoplástico es un éster de copoliéter.
3. Componente de selladura o conexión para la formación de una conexión permanente, obtenido por un procedimiento que consta de las siguientes etapas:
a.
moldear el componente a partir de un material elastómero termoplástico;
b.
estirar el componente; y
c.
relajar el componente a temperatura ambiente.
4. Componente de selladura o conexión según la reivindicación 3, caracterizado porque el elastómero termoplástico es un éster de copoliéter.
5. Procedimiento para la formación de una conexión permanente entre al menos 2 componentes de un objeto, siendo al menos un componente de selladura o conexión según cualquiera de las reivindicaciones 3-4, que consta de las siguientes etapas:
a.
colocar el componente en el emplazamiento de la conexión deseada en el objeto; y
b.
exponer a un aumento de temperatura de, como máximo, 20ºC por debajo del punto de fusión del elastómero termoplástico.
6. Componente de selladura o conexión según la reivindicación 3 ó 4, o según se usa en la reivindicación 1 ó 2, elegido del grupo formado por los obturadores para carrocería o cubierta, aros de estanqueidad, aros de selladura y manguitos retráctiles.
7. Objeto que contiene al menos una conexión permanente formada obtenida por el procedimiento descrito en cualquiera de las reivindicaciones 1, 2 ó 5.
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