ES2202049T3 - Conexion con un componente fabricado de un elastomero termoplastico. - Google Patents
Conexion con un componente fabricado de un elastomero termoplastico.Info
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Abstract
Procedimiento para la formación de una unión de cierre entre al menos 2 componentes de un objeto, obteniéndose con al menos un componente por moldeo de un material elastomérico termoplástico que presenta al menos dos puntos de fusión diferentes y en el que el componente, que se está fijando en la posición de la unión deseada, se expone a una temperatura que se encuentra entre el punto de fusión más bajo y el más alto del material elastomérico termoplástico, caracterizado porque el material elastomérico termoplástico contiene una proporción de más de 50% en peso de un componente que tiene el punto de fusión más alto y una proporción de más de 4% en peso del componente de baja fusión, en relación con la proporción total de polímero.
Description
Conexión con un componente fabricado de un
elastómero termoplástico.
La invención se refiere a un componente fabricado
de material elastomérico termoplástico que presenta al menos dos
puntos de fusión diferentes, que se aplica en una unión permanente
entre al menos dos componentes en un objeto y un procedimiento para
la formación de esta unión, que comprende la exposición a una
temperatura que se encuentra entre el punto de fusión más bajo y el
más alto del material elastomérico termoplástico. La invención está
especialmente dirigida a un procedimiento para producir una unión
de cierre entre dos componentes en un objeto.
Tal componente se conoce a partir de la patente
alemana A-3.142.850. Se conocen componentes de
cierre de materiales elastoméricos termoplásticos y encuentran
amplia aplicación, por ejemplo, como tapón de cuerpo, es decir, un
tapón para cerrar agujeros necesarios en la construcción de, por
ejemplo, una carrocería o un refrigerador para evitar la
penetración de agua, tapas, anillos de cierre, revestimiento
contraíble y similares. La aplicación de objetos de cierre de
material elastomérico termoplástico presenta importantes ventajas
en que las propiedades termoplásticas permiten que se produzcan en
masa piezas moldeadas más complejas de una manera bastante simple,
que no es posible en el caso de materiales de caucho puesto que,
aquí, se requiere que tenga lugar vulcanización en el molde. El
componente de cierre conocido a partir de la patente alemana
A-3.142.850 es un tapón de cuerpo hecho a partir de
una mezcla de 5-10% en peso de un elastómero
termoplástico con resistencia a la temperatura hasta 240ºC,
65-80% en peso de un elastómero termoplástico con
resistencia a la temperatura hasta 160ºC y 15-30%
en peso de negro de carbón. El tapón de cuerpo se hace para que se
adhiera a un cuerpo de metal por calentamiento a una temperatura
entre 160 y 240ºC.
Sin embargo, una desventaja de los objetos de
cierre o de unión conocidos, es que sólo permiten un grado limitado
de deformación cuando se ajustan. En general, un grado de
deformación del orden de unas decenas por ciento no es completamente
reversible y da como resultado deformación permanente. Si la
deformación inicial es 100%, la deformación permanente con
frecuencia puede ser tan alta como 40%.
Se hace referencia a esto como una deformación de
la tensión interna de 40%. En general, tal deformación de la
tensión interna es menor que 10% para cauchos. En algunos casos, la
realización es inadecuada debido a esta deformación de la tensión
interna más alta y también debido a que los materiales elastoméricos
termoplásticos, en general, son más duros debido a la presencia de
segmentos duros en la matriz. Por consiguiente, el objeto de la
invención es proporcionar un procedimiento para la formación de una
unión permanente entre dos componentes de un objeto, en que al
menos se obtenga un componente por moldeo de un material
elastomérico termoplástico, que dé como resultado un cierre
mejorado.
El objeto de la invención es consigue por el
procedimiento en el que el material elastomérico termoplástico
contiene una proporción de más de 50% en peso de un componente que
tiene el punto de fusión más alto y una proporción de más de 4% en
peso del componente de baja fusión (en relación con la proporción
total de polímero).
Los materiales elastoméricos termoplásticos se
describen extensamente en, por ejemplo, Thermoplastic Elastomers,
2ª edición, autor e.a. G. Holden, Hanser Verlag (1.996), ISBN
1-56990-205-4, y la
bibliografía citada en la presente memoria.
Se puede obtener un material elastomérico
termoplástico que tenga al menos dos puntos de fusión, en diversas
formas. Un método simple es aquel por el que se mezcla un elastómero
termoplástico de fusión más alta con un elastómero termoplástico de
fusión más baja. Aunque se prefiere que los componentes poliméricos
del material elastomérico termoplástico que tienen al menos 2
puntos de fusión diferentes, posean todas las propiedades
elastoméricas, no se descarta el uso de uno o más polímeros que no
posean estas propiedades elastoméricas como un componente del
material elastomérico para el procedimiento de la invención. En tal
caso el componente no elastomérico es preferiblemente el componente
que tiene el punto de fusión más bajo.
El material elastomérico termoplástico puede
contener aditivos comunes, por ejemplo, cargas tales como: negro de
carbón, talco, cargas de refuerzo tales como mica, estabilizantes,
colorantes y auxiliares de procesamiento.
La elección de los componentes para el material
elastomérico termoplástico está impuesta no sólo por los
requerimientos mecánicos sino también, en parte, por el medio al
que se expone el cierre, la temperatura de funcionamiento y la
temperatura a que se expone temporalmente el cierre en el
procedimiento de la invención. Un experto en la técnica hará una
elección individualizada sobre la base de su conocimiento de las
propiedades físicas y químicas de los diversos componentes.
Si la unión de cierre se usa como tapón de
cuerpo, la temperatura a que se exponga temporalmente coincidirá
normalmente con la temperatura de la línea de pulverización de
pintura, en que la parte de la carrocería que contiene el cierre se
pinta por pulverización. En ese caso, la duración de la exposición
temporal coincidirá en general, también, con el tiempo que lleva
aplicar la pintura y curar. Esta temperatura normalmente está entre
150 y 200ºC y la duración de la operación entre 10 y 2.000
segundos.
En el caso mencionado anteriormente, la elección
de los componentes del material elastomérico termoplástico
necesarios en el procedimiento de la invención, se ajusta a las
condiciones dadas de la línea de pulverización de pintura. En otros
casos en que, por ejemplo, las propiedades químicas de este
material de cierre juegan un papel primordial en la elección de los
componentes, la temperatura a la que se expone el componente en el
procedimiento de la invención, estará determinada por la selección
del material. En el caso del tapón de cuerpo para partes de las
carrocerías, es con frecuencia un requerimiento secundario que el
componente se pueda pintar bien. En ese caso se tiene que preferir
un material algo polar. Son especialmente adecuados en este aspecto
copoli(éter-éster)es compuestos de segmentos de poliéster
duros procedentes de alquilendioles y ácidos dicarboxílicos
aromáticos o cicloalifáticos, por ejemplo: poli(naftalato de
etileno), poli(tereftalato de propileno) y
poli(tereftalato de butileno) y segmentos blandos
procedentes de polioles a base de óxido de alquileno tales como:
óxido de etileno, óxido de propileno y óxido de butileno o
combinaciones de los mismos. Se hace uso preferiblemente de
copoli(éter-éster)es basados en poli(tereftalato de
butileno) y poli(óxido de butileno)diol o poli(óxido de
propileno)diol terminado en óxido de etileno.
La proporción del componente que tiene el punto
de fusión más alto (en relación con la proporción total de
polímero) será, en general, mayor que 50% en peso. La proporción
del componente de baja fusión es, en general, al menos 1% en peso,
preferiblemente 4% en peso y lo más preferiblemente al menos 10% en
peso.
Es preferible que los componentes se elijan de
forma que los puntos de fusión de los componentes de fusión más
baja y los de fusión más alta difieran al menos por 30ºC; más
preferiblemente, esta diferencia es al menos 40ºC y lo más
preferiblemente al menos 50ºC. En la práctica, una diferencia
mínima de 10ºC parece necesaria para las técnicas disponibles en la
actualidad.
La diferencia entre la temperatura elevada y el
punto de fusión del componente de fusión más baja se tiene que
elegir dependiendo del tiempo durante el que se expone el componente
a la temperatura elevada. En general, esta diferencia está entre 10
y 50ºC, prefiriéndose con una diferencia de temperatura mayor para
un tratamiento breve y siendo suficiente una diferencia de
temperatura menor en el caso de tratamiento prolongado.
Durante la exposición a la temperatura elevada
puede ser ventajoso presionar los componentes que hacen la unión
uno sobre otro con una fuerza ligera. En general, tal fuerza se
elige de forma que sólo pueda tener lugar deformación minoritaria de
los componentes que hacen la unión. Un experto en la técnica puede
establecer esto sobre una base individualizada.
El moldeo del componente no está limitado a
ninguna técnica en especial y se puede llevar a cabo por técnicas
comunes tales como técnicas de moldeo por inyección y extrusión.
También se cubre por la invención un componente
elastomérico termoplástico adecuado para formar una unión usando el
procedimiento de la invención.
Una ventaja adicional sorprendente del
procedimiento de la invención y de los componentes adecuados para
uso en el procedimiento de la invención, es que la exposición de
los componentes que hacen la unión a la temperatura elevada
sustancialmente anula la deformación de la tensión interna, es
decir, la deformación, si la hay, tiene lugar durante el ajuste de
los componentes, permitiendo así mayor reproducibilidad de la
calidad del cierre. Éste es especialmente el caso con tapones de
cuerpo cuando se usan, por ejemplo, en componentes de
carrocerías.
La invención se aclara ahora por los siguientes
ejemplos y ejemplos comparativos. Será obvio para los expertos en
la técnica que la invención no está limitada a las combinaciones de
materiales y condiciones elegidas, sino que éstas se pueden variar
de un caso a otro.
En el caso de que la descripción se refiera a
punto de fusión, esto se debería entender que quiere decir la
temperatura más alta en la 2ª curva de calentamiento como se
determina a través de calorimetría diferencial de barrido (DSC, por
sus siglas en inglés) a una velocidad de barrido de
20ºC/minuto.
| - Arnitel PL 380®: | un copolímero de bloque de éster de poliéter, dureza Shore D = 38 y punto |
| de fusión 220ºC, de DSM, Países Bajos. | |
| - Arnitel E 40 D®: | un copolímero de bloque de éster de poliéter, dureza Shore D = 40 y punto |
| de fusión 150ºC, de DSM, Países Bajos. | |
| - Fusión Baja Elvax®: | copolímero de etileno y acetato de vinilo con punto de fusión 90ºC. |
| - Chapa de acero recubierta con una imprimación (resina epoxídica con carga inorgánica). | |
| - Chapa del acero galvanizado. |
Se mezclaron gránulos de diversos materiales en
composiciones variables que se sometieron con posterioridad a moldeo
por inyección en una máquina de moldeo por inyección provista de un
extrusor de tornillo único a una temperatura de 235ºC y para el
resto idénticas condiciones de moldeo por inyección para ensayar
muestras de 2 mm de espesor. Se pusieron en contacto las diversas
muestras de ensayo con las chapas de acero durante 30 minutos a
180ºC. Se aplicó una presión ligera de 6 kN para asegurar contacto
apropiado. A continuación, se midió la adhesión entre las muestras y
el substrato de metal por medio del ensayo de separación a 90º
usando una máquina de ensayo Zwick 1.445.
Dimensiones de la muestra l = 90 mm, a = 30
mm.
La Tabla 1 presenta las composiciones ensayadas y
los resultados obtenidos de la medición.
| Composición | Adhesión sobre acero | Adhesión sobre acero | Observaciones |
| imprimado [J/m^{2}] | galvanizado [J/m^{2}] | ||
| PL 380 | 0 | 0 | Exp. Comp. |
| E40D | fractura coherente | 333 (20) | Exp. Comp. |
| PL380/E40D 75/25% en peso | 100 (10) *) | 266 (14) | |
| PL380/E40D 50/50% en peso | 33 (2) | 200 (8) | alguna deformación |
| PL380/Elvax 96/4 | 15 (4) | 22 (3) | |
| PL380/Elvax 75/25 | 133 (7) | 200 (10) | |
| PL380/Elvax 50/50 | 333 (14) | 166 (9) | alguna deformación |
| *) desviación estándar |
Como parece a partir de los resultados
anteriores, se produce una unión muy fuerte por el procedimiento de
la invención entre la superficie de metal (tratada previamente) y
el componente elastomérico termoplástico, que contribuye fuertemente
a un cierre duradero y además es insensible a cargas mecánicas, por
ejemplo, choques e impactos.
Los componentes elastoméricos termoplásticos
adecuados para uso en el procedimiento de la invención también
forman parte de la invención.
La dureza Shore D de la composición no está
limitada necesariamente a aproximadamente 40, sino que puede variar
desde muy blanda a dura dependiendo de los requerimientos mecánicos
de la capa de cierre.
Claims (6)
1. Procedimiento para la formación de una unión
de cierre entre al menos 2 componentes de un objeto, obteniéndose
con al menos un componente por moldeo de un material elastomérico
termoplástico que presenta al menos dos puntos de fusión diferentes
y en el que el componente, que se está fijando en la posición de la
unión deseada, se expone a una temperatura que se encuentra entre el
punto de fusión más bajo y el más alto del material elastomérico
termoplástico, caracterizado porque el material elastomérico
termoplástico contiene una proporción de más de 50% en peso de un
componente que tiene el punto de fusión más alto y una proporción de
más de 4% en peso del componente de baja fusión, en relación con la
proporción total de polímero.
2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación
1, en el que la proporción del componente de baja fusión es mayor
que 10% en peso.
3. Componente elastomérico termoplástico adecuado
para su aplicación en el procedimiento según la reivindicación 1 ó
2.
4. Tapón de cuerpo adecuado para el cierre de
aberturas en partes de carrocerías cuyo tapón de cuerpo se obtiene
por moldeo de un material elastomérico termoplástico que presenta al
menos 2 puntos de fusión, caracterizado porque el material
elastomérico termoplástico contiene una proporción de más de 50% en
peso de un componente que tiene el punto de fusión más alto y una
proporción de más de 4% en peso del componente de baja fusión, en
relación con la proporción total de polímero.
5. Tapón de cuerpo de acuerdo con la
reivindicación 4, en el que la proporción del componente de baja
fusión es mayor que 10% en peso.
6. Tapón de cuerpo de acuerdo con la
reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque se obtiene a
partir de una mezcla de al menos dos copoli(éter-éster)es que
tienen diferentes puntos de fusión.
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| DE60003783T2 (de) | 2004-04-22 |
| AU2467100A (en) | 2000-08-18 |
| DE60003783D1 (de) | 2003-08-14 |
| EP1147005B1 (en) | 2003-07-09 |
| WO2000044551A1 (en) | 2000-08-03 |
| NL1011134C2 (nl) | 2000-07-27 |
| EP1147005A1 (en) | 2001-10-24 |
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