ES2239007T5 - Composicion adhesiva que comprende microcapsulas termoexpandibles. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento para retirar un parabrisas o un acristalamiento fijo o un panel de vehículo, que comprende las etapas de: (i) aplicar una fuente calorífica a un adhesivo curado que comprende microcápsulas termoexpandibles, en el que el calor aplicado es suficiente para causar la termoexpansión de las microcápsulas y, así, debilitar la cohesión adhesiva y las uniones de interfase de la composición; y (ii) retirar el parabrisas o el acristalamiento fijo o el panel de la carrocería principal del vehículo.
Description
Composición adhesiva que comprende microcápsulas
termoexpandibles.
La presente invención se refiere a un adhesivo
para uso en sellar juntas dos superficies, para uso especialmente
en la industria de acristalamiento en general y al asegurar
parabrisas y/o ventanas de vehículo y/u otros objetos del vehículo
que pueden requerir remplazo, tales como paneles de vehículo; la
invención proporciona, también, un procedimiento de uso para
instalar y/o remplazar parabrisas de vehículo y/u otros
acristalamientos fijos en vehículos o edificios.
Típicamente, para instalar una hoja de ventana
en un marco de madera/plástico/metal, la hoja de cristal, en primer
lugar, se sujeta en posición con clavos u otros enganches y se fija
entonces en su sitio mediante materiales de masilla o de yeso. La
masilla convencional es un cemento hecho de blanco de yeso y aceite
de linaza que endurece con el paso del tiempo para proporcionar un
cerco periférico de la hoja de ventana, separando así los ambientes
interior y exterior e impidiendo la transferencia de aire, humedad
y/o calor. La instalación se completa una vez que ha secado la
masilla, y esto lleva usualmente hasta 6 horas más o menos,
dependiendo de la clase de yeso usado.
Para retirar una hoja de ventana después de que
ha sido fijada en posición en un marco requiere romper la propia
ventana, de manera que la masilla o los yesos endurecidos se puedan
raspar/desincrustar separar del marco. La operación de retirada
puede ocasionar daños al marco y a los barnices.
En uso, la hoja de ventana se sujeta rígidamente
alrededor de sus bordes, de manera que incluso movimientos
mecánicos vibratorios relativamente pequeños, tales como con
terremotos o explosiones de bomba o fuertes vientos, pueden originar
que la hoja de ventana se rompa.
En la industria del automóvil, los vehículos
dirigidos desde la línea de producción en una fábrica tienen,
típicamente, los parabrisas y otras ventanas fijas, incluyendo
montajes ligeros fijados en su sitio colocando el cristal contra un
cerco de marco y usando adhesivos, a fin de acristalar directamente
el cristal. La longevidad de un parabrisas y de otras ventanas
fijas es significativamente más corta que la del propio vehículo,
debido parcialmente a la degradación o el daño o por ser rotos
deliberadamente por vándalos/ladrones de coches. Así, un
automovilista puede tener que remplazar el parabrisas varias veces a
lo largo de la duración del vehículo.
Adicionalmente, se tienen que remplazar los
acristalamientos pegados cada vez que se haya dañado la ventana,
especialmente el parabrisas, en su comportamiento óptico mediante,
por ejemplo, piedras que impactan u otras fracturas o abrasión por
parte del limpiaparabrisas. El daño a la superficie de la ventana
puede aumentar la dispersión de la luz y puede reducir la
visibilidad a niveles por debajo de los límites de seguridad.
Además, las normas del mérito automovilístico (MOT) estipulan que
no puede haber astillas o defectos visuales en los parabrisas
estratificados, de manera que mientras las mejoras recientes han
hecho los parabrisas irrompibles, todavía son propensos a
astillarse y fracturarse y, por ello, requieren su remplazo.
El procedimiento de remplazar parabrisas de
vehículo es laborioso y consume tiempo. El ajustador de cristales
de automóvil tiene que retirar, en primer lugar, el parabrisas
defectuoso (usualmente de forma intacta), sin embargo, el
parabrisas está unido firmemente en su sitio y el agente obturador
adhesivo está endurecido. Típicamente, el ajustador usa un
dispositivo que comprende un alambre de rebanar. El alambre de
rebanar se usa para cortar/serrar a través del caucho endurecido a
lo largo de la periferia del parabrisas. Este procedimiento requiere
fuerza física y puede conducir a enfermedades reumáticas en los
propios ajustadores como consecuencia de lesiones por sobrecargas
repetitivas. Los problemas adicionales asociados con este
procedimiento son que los alambres de rebanar se pueden
sobrecalentar debido al rozamiento y, adicionalmente, los propios
alambres se pueden romper.
Otros procedimientos para separar el parabrisas
del agente obturador adhesivo incluyen: el uso de
cuchillas/corta-
dores osciladores mecánicos para cortar a través del material endurecido o calor dirigido, tal como un haz láser, para ablandar el agente obturador antes de retirar el parabrisas o con un alambre de rebanar o con herramientas de hoja especializadas. El problema con un procedimiento en el que se aplica directamente calor al agente obturador es que el calor requerido para ablandar el agente obturador adhesivo endurecido puede dañar de modo concomitante y sin querer la pintura del vehículo y/u otras superficies exteriores. Por ejemplo, un láser pulsatorio que se establece para que pulse demasiado rápido no genera suficiente energía para calcinar el agente obturador adhesivo y un láser pulsatorio que se establece para que pulse demasiado lento quema el agente obturador adhesivo y lo licúa.
dores osciladores mecánicos para cortar a través del material endurecido o calor dirigido, tal como un haz láser, para ablandar el agente obturador antes de retirar el parabrisas o con un alambre de rebanar o con herramientas de hoja especializadas. El problema con un procedimiento en el que se aplica directamente calor al agente obturador es que el calor requerido para ablandar el agente obturador adhesivo endurecido puede dañar de modo concomitante y sin querer la pintura del vehículo y/u otras superficies exteriores. Por ejemplo, un láser pulsatorio que se establece para que pulse demasiado rápido no genera suficiente energía para calcinar el agente obturador adhesivo y un láser pulsatorio que se establece para que pulse demasiado lento quema el agente obturador adhesivo y lo licúa.
Una vez que se ha liberado el parabrisas del
agente obturador de caucho, se puede retirar y raspar lo circundante
antes de ser remplazado. Se conoce de la técnica anterior cómo usar
adhesivos con base uretano para fijar/sellar en su sitio el
parabrisas remplazado y para aplicar el adhesivo desde una pistola
dispensadora hasta los bordes periféricos específicos, a fin de no
incidir en la capacidad de visión del parabrisas. Al adhesivo le
lleva, típicamente, aproximadamente 8 horas el curar.
Recientes avances en la industria han
proporcionado la inclusión de agentes/catalizadores de curado rápido
a fin de acortar el tiempo desde que se deja el vehículo hasta la
recogida en el mismo. Los agentes/catalizadores de curado rápido se
pueden proporcionar premezclados en la composición adhesiva o,
alternativamente, se pueden mezclar con el adhesivo en el punto de
salida desde una pistola dispensadora. Sin embargo, se mantiene
todavía el problema de la retirada de un parabrisas defectuoso, y
su remplazo posterior es una procedimiento laborioso y que consume
tiempo, lo que puede dar como resultado daño para el interior del
salpicadero o la pintura del vehículo.
Un adhesivo que pudiera satisfacer los
estándares de aplastamiento y rotura de seguridad del vehículo y
proporcionara una retirada fácil, eficaz y a prueba de daños de un
parabrisas o un acristalamiento fijo defectuoso de un vehículo
ofrecería mejoras inmediatas a la industria y al consumidor.
En un campo técnico completamente diferente, se
conoce cómo proporcionar microcápsulas o microesferas
termoexpandibles para uso en la fabricación de materiales porosos o
ligeros con reducción de densidad (peso), propiedades aislantes
acústicas y térmicas, como materiales de recubrimiento o paredes.
Las microcápsulas o las microesferas comprenden una envoltura
polímera o una envoltura de algún otro material similar, siendo la
envoltura de cierto grosor y de ciertas propiedades
químicas/físicas/mecánicas. La envoltura encapsula materiales tales
como disolventes orgánicos volátiles, gases expandibles o agentes
de activación, incluyendo explosivos o cualquier otro material tal
que sea capaz de hacer explotar la envoltura y expandirse en ciertas
condiciones especificadas con una matriz seleccionada. Las
microcápsulas, cuando se calientan a una temperatura suficiente,
típicamente en la región de 75-180ºC, dependiendo
de la sustancia encapsulada y la composición y el grosor de
envoltura, pueden producir un aumento de su volumen a un alto
régimen de expansión, en algunos casos, con un límite de expansión
volumétrica de hasta 70 a 160 veces el volumen original. El
porcentaje y la distribución de las microesferas en una composición
dada, su relación de expansión, el intervalo de funcionamiento
térmico, el intervalo de transición de ablandamiento del material
de envoltura y la cohesión y la consistencia de la matriz son todos
parámetros que son capaces de influir en el volumen de expansión de
una capa entre dos materiales.
Los inventores han descubierto que mezclando un
adhesivo apropiado de comportamiento reológico adecuado con un
cierto % en forma de polvo de microcápsulas especialmente
desarrolladas con un intervalo específico de distribución en
tamaño, la composición resultante es eficaz en proporcionar adhesión
y sellado de acristalamiento. Además, es particularmente ventajoso
que las uniones adhesivas en la composición se puedan debilitar por
la aplicación de calor directo a la composición, permitiendo por
ello el ablandamiento suficiente del material adhesivo, de manera
que se puede levantar fácilmente y, de esta manera, retirar
rápidamente un parabrisas/acristalamiento fijo de vehículo. La
presión de elevación se puede predecir mediante un software
computacional, que es parte de esta invención y trata las
microesferas de expansión como un accionador a presión mecánica
elástica en el volumen del estado adhesivo y como un accionador
"de bombeo" en las interfases entre dos capas.
Se considera que la invención proporciona la
primera aplicación/uso de un material de poliéster en la industria
de acristalamiento del automóvil.
Se apreciará que el adhesivo de la invención
tiene aplicación en otras áreas, especialmente en el caso de que se
hayan de unir entre sí dos superficies y en el que se tenga que
remplazar posteriormente una superficie a continuación del daño o
desgaste, por ejemplo, puertas de ducha, paneles de vehículo y otras
aplicaciones de acristalamiento de edificios.
Se pretende que la referencia en esta memoria a
vehículo incluya coches, camiones, camionetas, barcos,
embarcaciones, aviones, funiculares, helicópteros, aerodeslizadores
y cualquier otra forma de transporte en la que haya acristalamientos
fijos.
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En su aspecto más amplio, la invención
proporciona un procedimiento para separar superficies usando una
composición que comprende una microcápsula o una microesfera o una
microperla de desactivación de la adhesión provocada por calor,
dispersándose la microcápsula o la microesfera o la microperla,
típicamente, en otro medio, tal como un adhesivo o un agente
promotor de limpieza o en una interfase entre dos capas.
Según un primer aspecto de la invención, se
proporciona un procedimiento para retirar un parabrisas o un
acristalamiento fijo o un panel de vehículo, que comprende las
etapas de:
(i) aplicar una fuente calorífica a un adhesivo
curado que comprende microcápsulas termoexpandibles, en el que el
calor aplicado es suficiente para causar la termoexpansión de las
microcápsulas y debilitar, así, la cohesión adhesiva y las uniones
de interfase de la composición; y
(ii) retirar el parabrisas o el acristalamiento
fijo o el panel de la carrocería principal del vehículo.
Se pretende que la referencia en esta memoria a
microcápsula incluya una microesfera o una microperla.
Preferiblemente, cada microcápsula comprende una
envoltura, que encapsula al menos un gas expandible o un agente
expandible volátil o un material explosivo. Preferiblemente, la
envoltura está compuesta por un polímero u otro material
adecuado.
Preferiblemente, el agente adhesivo es un
uretano o un poliuretano o un poli(cloruro de vinilo) o un
polímero MS.
Preferiblemente, las cápsulas termoexpandibles
son microesferas o fibras huecas en forma de polvo de intervalo
específico en dimensiones y propiedades.
El polvo puede estar provisto del agente
adhesivo de forma premezclada en un recipiente, o el polvo se puede
introducir en y mezclar con el adhesivo o un componente de él en un
punto de salida desde un dispositivo de dispensación, es decir, la
composición se puede formar como una premezcla o en el momento, o
muy poco antes, de su uso. El dispositivo de dispensación puede
estar seguido por un mezclador estático lubricado de manera
adecuada en el punto de salida de la composición para una mezcla
óptima.
Preferiblemente, la composición comprende
adicionalmente un agente o un catalizador de curado rápido, por lo
que la composición adhesiva se cura o se fija rápidamente.
Preferiblemente, la composición comprende un agente coloreante, de
manera que la composición curada es negra.
Se pretende que la referencia en esta memoria a
curar signifique el endurecimiento o la fijación de la mezcla
adhesiva, pudiéndose mejorar el endurecimiento o la fijación química
o no químicamente.
Preferiblemente, las microcápsulas encapsulan
más de un material, seleccionándose idealmente el material del
grupo que consiste en un agente de expansión, un agente capaz de
sublimación, agua, un material explosivo o un agente activador.
Preferiblemente, los agentes activadores son
capaces de formación de espuma o de encogimiento. La presente
invención incluye el uso simultáneo de microcápsulas que encapsulan
una variedad de agentes diferentes, separadamente o en combinación.
Las microcápsulas adicionales se activan por la rotura o la
diseminación de la envoltura polímera, por lo que sus contenidos
son liberados a fin de interactuar con la mezcla adhesiva. Su
activación es como consecuencia de condiciones aplicadas
específicas y, por ello, es controlable. Las microesferas no
rompen/fracturan sus envolturas en el estado expandido, manteniendo
su integridad, de manera que una composición activada comprende
microesferas y microcápsulas expandidas intactas que han liberado
sus contenidos en la composición de la matriz.
Se apreciará que el agente de expansión en el
interior de la cápsula es capaz de activar un procedimiento de
formación de espuma de la composición adhesiva, y que el agente
capaz de sublimación es para permitir que la composición se expanda
bajo ciertas condiciones especificadas. Ambos procedimientos ocurren
después de la rotura/fractura de la envoltura de la microcápsula y
contribuyen, así, a posibilitar la elevación y la facilidad al
retirar el acristalamiento fijo. La inclusión de agua en las
microcápsulas es para permitir que la composición adhesiva se
debilite en ciertas condiciones y la presencia de un agente
activador es para reticular o polimerizar la composición adhesiva,
por lo que ocurre un encogimiento y se debilita la composición
adhesiva.
Preferiblemente, el diámetro de las microesferas
está en el intervalo de 10 a 120 \mum.
Preferiblemente, el grosor de envoltura de las
microcápsulas está en el intervalo de 3 a 7 \mum.
Preferiblemente, la composición comprende
microcápsulas en el intervalo del 1-30% en volumen,
y más preferiblemente en el intervalo del 2-10% en
volumen.
Preferiblemente, la composición se activa por
calor, en la que el intervalo de activación por calor es de
80-170ºC, e idealmente de
120-150ºC.
Preferiblemente, la composición está compuesta
por una mezcla de microcápsulas de diámetro o grosor de envoltura
diferente o de temperaturas de activación por calor distintas o de
coeficientes adecuados de expansión diferentes.
La temperatura de un parabrisas de vehículo
puede alcanzar más de 100ºC en condiciones naturales de
calentamiento uniforme. Así, la activación por calor de las
microcápsulas en la composición de la invención tiene que ser en
exceso de cualquier temperatura natural que se pueda presentar,
mientras esté por debajo de la que podría dañar el guarnecido del
salpicadero o la pintura de un vehículo. Se prevé que la composición
de la invención tenga aplicación en muchos campos y muchos climas
diversos, por consiguiente, la composición puede estar provista de
intervalos seleccionados de activación por calor, dependiendo del
uso que se pretende de la misma y/o del país de uso para ambas
clases de microcápsulas: las microesferas de expansión y las
microcápsulas con envoltura rompible. Por ejemplo, en el caso en el
que la composición sea usada para fijar y sellar una puerta de
ducha, se prevé que el intervalo de activación por calor de las
microcápsulas de la composición adhesiva esté en la región de
80-100ºC, mientras que para la mayoría de
acristalamientos de automóvil, el intervalo de activación por calor
de las microcápsulas estará en la región de
120-150ºC. Opcionalmente en cada composición, un
usuario puede requerir microcápsulas capaces de liberar un agente
de curado y/o un agente activador capaz de encogimiento.
La activación por calor de las microcápsulas
hace que las perlas/fibras se termoexpandan, creando así presión a
lo largo del cerco del acristalamiento. En efecto, esto reduce la
viscosidad y la tensión de cizalladura o de desgarro del material
adhesivo. Además, la activación o la expansión por calor de las
microcápsulas reduce la tensión cohesiva y/o la unión adhesiva
interfacial de la película adhesiva entre dos superficies unidas,
típicamente, las capas de marco y cristal. La reducción en la
tensión cohesiva o en la adhesión interfacial, o ambas juntas,
contribuyen a reducir la tensión de fallo, a fin de facilitar la
retirada del acristalamiento pegado del marco, una vez que las
microcápsulas se hayan expandido en el intervalo de temperaturas
específico y el intervalo de tiempo, típicamente no más de 5
minutos. Las composiciones de la presente invención permiten, así,
la retirada del acristalamiento pegado en virtud de una reducción en
la unión química y/o física de la adhesión en la interfase entre el
adhesivo y las dos superficies unidas (superficies de cristal y
marco). En otras palabras, el fallo de adhesión sólo puede ocurrir
en la interfase de las dos superficies unidas debido al efecto de
las microcápsulas expandidas. En uso, y una vez que se hayan
activado las microcápsulas, la reducción en las fuerzas cohesivas
del material adhesivo y la unión en la interfase entre el material y
las capas, además de la expansión del propio material adhesivo, da
como resultado el aflojamiento del conjunto de la adhesión del
acristalamiento a un marco, de manera que se puede levantar y
retirar fácilmente del mismo un parabrisas o un acristalamiento.
Según un aspecto adicional de la invención, se
proporciona el uso de una composición que comprende un agente
adhesivo y, dispersadas en su interior, microcápsulas
termoexpandibles para retirar un parabrisas o un acristalamiento o
paneles del vehículo.
Preferiblemente, la composición incluye, además,
una cualquiera o más de las propiedades antes descritas en esta
memoria.
Según otro aspecto adicional de la invención, se
proporciona una composición que comprende un agente promotor de
limpieza y, dispersadas en su interior, microcápsulas
termoexpandibles. Preferiblemente, la composición incluye, además,
una cualquiera o más de las propiedades antes descritas en esta
memoria.
Según un aspecto adicional de la invención, se
proporciona el uso de una composición que comprende un agente
promotor de limpieza y, dispersadas en su interior, microcápsulas
termoexpandibles para retirar un parabrisas o un acristalamiento o
paneles del vehículo.
Preferiblemente, la composición incluye, además,
una cualquiera o más de las propiedades antes descritas en esta
memoria.
Se apreciará que la invención incluye, también,
el uso de microcápsulas cuando se aplican directamente a una cara
del acristalamiento y/o a la carrocería de un vehículo.
Según otro aspecto adicional de la invención, se
proporciona un procedimiento para instalar y/o remplazar un
parabrisas de vehículo o un acristalamiento fijo, que comprende las
etapas de:
(i) colocar un parabrisas enrasado contra un
cerco de la abertura de ventana de un vehículo;
(ii) aplicar la composición del primer aspecto
de la invención alrededor de una región periférica del
parabrisas;
(iii) permitir un tiempo suficiente para que el
adhesivo cure;
(iv) aplicar una fuente calorífica al adhesivo
curado, en el que el calor aplicado es suficiente para causar la
termoexpansión de las microcápsulas y, así, debilitar la cohesión
adhesiva y las uniones de interfase de la composición; y
(v) retirar el parabrisas de la carrocería
principal del vehículo.
Se apreciará que, en un aspecto, el
procedimiento de instalación implica las etapas
i-iii, mientras en otro aspecto, el procedimiento
de reemplazo implica las etapas iv-v.
Usando el procedimiento de la invención como se
describe en esta memoria, se puede retirar y/o remplazar un
parabrisas o un acristalamiento fijo de vehículo más rápida y
ventajosamente con menos daño para el marco y/o la pintura que por
los procedimientos de la técnica anterior, así, el procedimiento es
más eficaz desde el punto de vista económico tanto para el
ajustador como para el cliente.
Claims (12)
1. Un procedimiento para retirar un parabrisas o
un acristalamiento fijo o un panel de vehículo, que comprende las
etapas de:
(i) aplicar una fuente calorífica a un adhesivo
curado que comprende microcápsulas termoexpandibles, en el que el
calor aplicado es suficiente para causar la termoexpansión de las
microcápsulas y, así, debilitar la cohesión adhesiva y las uniones
de interfase de la composición; y
(ii) retirar el parabrisas o el acristalamiento
fijo o el panel de la carrocería principal del vehículo.
2. Un procedimiento según la reivindicación 1,
en el que las microcápsulas se activan por calor en un intervalo de
activación por calor de 80-170ºC.
3. Un procedimiento según la reivindicación 1 o
2, en el que las microcápsulas se activan por calor en un intervalo
de activación por calor de 120-150ºC.
4. Un procedimiento según cualquier
reivindicación precedente, en el que el adhesivo es un uretano o un
poliuretano o un poli(cloruro de vinilo) o un polímero
MS.
5. Un procedimiento según cualquier
reivindicación precedente, en el que cada microcápsula comprende una
envoltura, que encapsula al menos un gas expandible o un agente
expandible volátil o un material explosivo, de manera que cuando se
aplica calor se expanden y liberan sus contenidos dentro del
adhesivo.
6. Un procedimiento según cualquier
reivindicación precedente, en el que las microcápsulas encapsulan
más de un material seleccionado del grupo que comprende un agente
de expansión, un agente capaz de sublimación, agua, un material
explosivo o un agente activador.
7. Un procedimiento según cualquier
reivindicación precedente, en el que el diámetro de las
microcápsulas está en el intervalo de 10 a 120 \mum.
8. Un procedimiento según cualquier
reivindicación precedente, en el que el grosor de envoltura de las
microcápsulas está en el intervalo de 3 a 7 \mum.
9. Un procedimiento según cualquier
reivindicación precedente, en el que las microcápsulas están
presentes en el intervalo del 1-30% en volumen.
10. Un procedimiento según la reivindicación 9,
en el que las microcápsulas están presentes en el intervalo del
2-10% en volumen.
11. Un procedimiento según cualquier
reivindicación precedente, en el que el adhesivo comprende una
mezcla de microcápsulas de diámetro o grosor de envoltura diferente
o de temperaturas de activación por calor distintas o de
coeficientes de expansión diferentes.
12. Uso de una composición que comprende un
agente adhesivo o un agente promotor de limpieza y, dispersadas en
su interior, microcápsulas termoexpandibles para retirar parabrisas
o acristalamientos fijos o paneles de vehículo.
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