ES2235099T3 - Composicion elastomera soldable por alta frecuencia (af). - Google Patents
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Abstract
Laminado elástico soldable con una capa intermedia compuesta de una mezcla de cloropreno y hasta un 20% en peso de partículas de poliuretano de tamaño de grano de 30 a 50 micras, quedando la región de ablandamiento de las partículas de poliuretano en 125 a 140ºC.
Description
Composición elastómera soldable por alta
frecuencia (AF).
El invento se refiere a una composición
elastómera reactiva y a la aplicación de dicha composición a la
fabricación de un laminado y un combinado así como a la aplicación
de dicho combinado.
Los elastómeros hallan una amplia aplicación en
laminados a causa de sus buenas propiedades mecánicas (elasticidad,
resistencia al pandeo), por ejemplo, para materiales de
recubrimiento. Por lo general, tales laminados están constituidos
por el tejido superior, un engomado formado por una solución, como
capa intermedia, y un tejido inferior. Una unión de dichos
laminados tiene lugar preferiblemente por soldadura mediante un
campo de corriente alterna de alta frecuencia (soldadura de AF).
Entre dos capas de laminado, se dispone una hoja de soldadura y se
aproxima, por fuera, un electrodo a cada una. La frecuencia del
campo de corriente alterna se modifica hasta que se alcanza un
valor, con el cual se funde la hoja de soldadura y produce una unión
de los laminados. Al contrario que los tejidos superior e inferior,
la capa intermedia elastómera de los laminados no reacciona al
campo de AF. El elastómero representa desventajosamente un
aislante, que conduce a que se forme un gran campo inductivo
alrededor de los correspondientes electrodos con la soldadura de AF.
Si se encuentran trazas de humedad, cristales de sal u otras
sustancias conductoras sobre la superficie del tejido del laminado,
se acaba llegando a una fusión del tejido en esos puntos y el
combinado ya no resulta utilizable. Puesto que los laminados
aplicados ya representan un producto caro, es especialmente
desventajosa una elevada proporción de desechos en la soldadura de
AF.
Se conocen laminados a partir del documento US
5,456,976, que presentan una capa de poliuretano (PU) en vez de una
capa de elastómero. El componente de PU se puede excitar bien por
campos electromagnéticos a causa de sus grupos ambivalentes. Sin
embargo, estos laminados no presentan las propiedades mecánicas
óptimas, por ejemplo, para los techos de convertibles. El documento
US 5,456,976 no entra tampoco en la soldabilidad de los laminados
descritos en él. El documento EP 0688821 revela composiciones
elastómeros de poliolefinas, que contienen partículas de polímero
dieléctricamente reactivas.
Es problema del invento proporcionar una
composición elastómera dieléctricamente reactiva, manteniéndose las
buenas propiedades mecánicas del elastómero.
La solución del problema tiene lugar según el
invento por una composición elastómera, en el que estén presentes
pequeñas partículas de un termoplástico repartidas homogéneamente
en un elastómero puro. El tamaño de las partículas no debería
sobrepasar además ventajosamente los 80 \mum y quedar
preferiblemente entre 30 y 50 \mum. Cuanto más uniforme sea el
tamaño de grano de las partículas, tanto más homogénea resultará la
influencia de la composición elastómera por un campo dieléctrico. La
proporción de partículas de termoplástico en la composición
elastómera debería elegirse menor de un 20% en peso. A partir del
3% en peso, se puede comprobar un notable comportamiento de la
reactividad a los campos dieléctricos. A partir del 15% en peso,
pierde marcadamente la composición elastómera su carácter
elástico.
La selección del termoplástico se rige por el
respectivo objeto de la aplicación de la composición elastómera
según el invento. Generalmente, se pueden aplicar partículas de
todos los termoplásticos como, por ejemplo, vinilacetato de
etileno, polietileno, copoliamida, copoliéster o también elastómeros
termoplásticos, por ejemplo, poliuretano. Hallan aplicación tanto
poliuretanos alifáticos, como también aromáticos. Asimismo, se
pueden utilizar mezclas de diversos termoplásticos en proporciones
cristalinas y/o amorfas.
Los laminados con composición elastómera
dieléctricamente reactiva se pueden unir estupendamente mediante
soldadura de AF. Las partículas del termoplástico en la capa
intermedia de ambos laminados están en disposición de absorber en
la soldadura de AF una parte de la energía del campo de corriente
alterna de AF. La cantidad de energía absorbida se puede controlar
por la proporción de partículas amorfas o bien cristalinas del
termoplástico. Cuanto mayor sea la proporción de partículas
cristalinas, tanta más energía se puede absorber por las partículas
de termoplástico.
La capa de elastómero entre los tejidos superior
e inferior del laminado ya no actúa como una capa aislante debido a
las partículas de termoplástico. Por ello, no se forma ahora ningún
campo inductivo amplio alrededor de los electrodos de soldadura de
AF. Un laminado semejante se comporta, pues, esencialmente de forma
más positiva que un laminado, que sólo tenga un elastómero como
capa intermedia. Por otro lado, un laminado con la composición
elastómera según el invento presenta buenas propiedades mecánicas,
por ejemplo, elasticidad y resistencia al pandeo elevadas.
Otra ventaja más del invento es el buen aspecto
de la costura de la soldadura. Por la forma de los electrodos y, en
especial, la frecuencia de reloj al soldar con AF se puede generar
una costura ornamental decorativa.
Como elastómero, se pueden aplicar cauchos
conocidos, preferiblemente cloropreno, caucho fluorado, caucho de
butadieno nitrílico o caucho butílico así como silicona. Partículas
de termoplástico preferidas son las partículas de puliuretanos
alifáticos, poliuretanos aromáticos, polietilenos, copoliamidas,
copoliésteres o vinilacetatos de etileno. La capa intermedia de un
laminado puede contener adicionalmente, en la composición
elastómera, materiales de relleno, agentes adherentes, pigmentos
colorantes, absorbentes de UV, reticuladores, estabilizadores,
ablandantes u otras sustancias como aditivos.
Un combinado de laminados con una capa intermedia
dieléctricamente reactiva puede aplicarse a materiales de
recubrimiento en techos de convertibles, donde se pueden soldar,
por conveniencia, también ventanas de vidrio en el techo del
convertible en la fabricación del combinado.
Los materiales para techos de convertibles se
someten a extremadas pruebas de envejecimiento por el calor,
debiendo soportar 500 horas de una temperatura de 105ºC sin que se
modifiquen esencialmente sus propiedades mecánicas. Tras la
selección de un termoplástico apropiado para la composición
elastómera, por ejemplo, un componente de poliuretano (poliuretano
aromático altamente cristalino del tipo éter), que presenta una
región de ablandamiento que empieza por encima de 120ºC, se pueden
fabricar laminados y, por consiguiente, materiales para techos, que
satisfagan los requerimientos mencionados arriba.
Para otros casos de aplicación como, por ejemplo,
aeronaves, se selecciona, por conveniencia, un componente de
poliuretano alifático, que se distinguen por su alta resistencia a
la luz y a los agentes atmosféricos.
Se ha representado en las figuras un ejemplo de
realización en comparación con el estado de la técnica conocido
hasta ahora. Las figuras muestran:
Figura 1 una representación esquemática de la
combinación de dos laminados según el estado de la técnica, y
Figura 2 una representación esquemática de la
combinación de dos laminados según el invento.
En la figura 1, se han representado dos laminados
9 según el estado de la técnica. Se componen, en cada caso, de un
tejido 1 superior, un tejido 2 inferior y una capa 3 intermedia.
Estos laminados 9 deben ser unidos por soldadura de AF para formar
un material de recubrimiento para techos de convertibles. El tejido
1 superior está composición de un nitrilo poliacrílico, el tejido 2
inferior, de un poliéster. La capa 3 intermedia, que se denomina
también engomado, está forma por un elastómero 8. El sistema muy
reticulado del elastómero 8 se ha indicado en la representación
esquemática de la figura 1. Este elastómero 8, por ejemplo,
cloropreno, representa una capa aislante. Entre ambos laminados 9,
se ha dispuesto una hoja 4 de soldadura. Esta conocida hoja 4 de
soldadura se compone en este caso de PVC (cloruro de polivinilo) y
de una banda de refuerzo. El PVC se puede excitar del mejor modo
mediante un campo electromagnético y ayuda, con ello, a la
formación de la unión al soldar. Desde arriba y desde abajo se
aproximan, en cada caso, un eléctro 5 de soldadura y se aplica una
corriente alterna de alta frecuencia (AF). Durante la soldadura, se
modifica tanto la frecuencia, es decir, se aumenta, como hasta que
la energía sea suficiente para fundir la hoja. Entre los electrodos
y los laminados 9, se genera, con ello, un gran campo 6 inductivo,
porque, a causa de las dos capas aislantes formadas por el
elastómero 8, no puede producirse flujo de corriente alguno sin
impedimento.
Las elevadas tensiones de campo y el amplio campo
6 conducen de forma desventajosa a que trazas de soldadura o
cristales de sal, que si bien no se encuentran en la región de la
costura, se encuentran en sus cercanía, se exciten por la energía
del campo 6 y, a causa de su elevada conductividad, acaben
conduciendo a fusiones en la superficie del laminado 9.
Se compara ahora con ella la disposición según el
invento de la figura 2, entonces estará claro que aquí sólo se
genera un campo 6 inductivo muy pequeño. Se han representado
asimismo dos laminados 9 composiciones de tejido 1 superior, tejido
2 inferior y capa 3 intermedia, teniendo lugar la soldadura de AF
poniendo en el intermedio una hoja 4 de soldadura. Como tejido 1
superior, se ha elegido asimismo un nitrilo poliacrílico y como
tejido 2 inferior, un poliéster. También la hoja 4 de soldadura es
comparable al estado de la técnica y se compone de PVC y una banda
de refuerzo. La capa 3 intermedia se compone de la composición
según el invento, a saber, de granos 7 de termoplástico,
homogéneamente repartidos en el elastómero 8. La red muy
entrelazada del elastómero 8 está formada por cloropreno y, como
granos 7 de termoplástico, se ha aplicado un 7% en peso de un
componente de poliuretano aromático del tipo éter. Las partículas
elegidas de poliuretano son altamente cristalinas, tienen un tamaño
de grano de 30 a 50 \mum y se ablandan en una región de fusión de
125 a
140ºC.
140ºC.
Si se aproximan ahora electrodos 5 de AF y se
aplica un campo de corriente alterna de alta frecuencia, se necesita
un flujo inductivo más pequeño para unir los dos laminados 9. Las
partículas 7 de PU son excitadas por el campo electromagnético,
absorben una parte de la energía del campo, por lo cual se calientan
y asimismo ocurre con su entorno. Al apretar los electrodos 5, se
consigue una soldadura, presentando la costura de soldadura
exterior un excelente diseño de costura. La impresión de las
costuras ornamentales se puede variar por medio de distintas
frecuencias de reloj.
Los laminados según el invento permiten una
soldadura de alta frecuencia con elevadas frecuencias de reloj, lo
que tiene nuevamente influencia en la economía del proceso.
El combinado conseguido en el ejemplo descrito
arriba se puede aplicar, por conveniencia, como material de
recubrimiento para techos de convertibles y soporta los ensayos más
rigurosos de exposición al calor.
Las formas de realización representadas y
descritas arriba de una composición de elastómera dieléctricamente
reactiva reproducen el objeto del invento sólo a modo de ejemplo,
que en ningún caso está limitado a dichas formas de realización. Se
pueden imaginar, más bien, otras configuraciones y formas de
realización adicionales del objeto del invento.
- 1
- Tejido superior
- 2
- Tejido inferior
- 3
- Capa intermedia
- 4
- Hoja de soldadura
- 5
- Electrodo de AF
- 6
- Campo de corriente alterna inductivo
- 7
- Granos de termoplástico
- 8
- Elastómero
- 9
- Laminado
Claims (5)
1. Laminado elástico soldable con una capa
intermedia compuesta de una mezcla de cloropreno y hasta un 20% en
peso de partículas de poliuretano de tamaño de grano de 30 a 50
\mum, quedando la región de ablandamiento de las partículas de
poliuretano en 125 a 140ºC.
2. Laminado según la reivindicación 1,
caracterizado porque se introducen partículas de un
poliuretano alifático y/o aromático.
3. Laminado según una de las reivindicaciones 1 ó
2, caracterizado porque se introducen partículas de un
poliuretano con estructura cristalina y/o amorfa.
4. Laminado según las reivindicaciones 1 a 3,
caracterizado porque las partículas de poliuretano tienen una
región de ablandamiento reducida de, lo máximo, 20º Kelvin,
preferiblemente 15º Kelvin.
5. Material de recubrimiento compuesto de un
laminado según las reivindicaciones 1 a 4 con un tejido superior de
nitrilo poliacrílico, con un tejido inferior de poliéster y una
capa intermedia de cloropreno con partículas de un poliuretano
aromático del tipo éter.
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