ES2332161T3 - Vidrio moldeado y procedimiento de fabricacion. - Google Patents

Abstract

Vidrio moldeado que comprende un sustrato (4; 14; 24) en vidrio y/o en material plástico, monolítico o laminado, equipado con un marco (5; 16; 25) en material plástico moldeado en la periferia del sustrato, caracterizado por que el marco lleva en al menos una parte de su periferia una ranura esencialmente en U que contiene el borde (6; 26) del sustrato realizando una unión por sujeción mecánica debida a la rigidez del material constituyente del marco sin unión adhesiva del marco al sustrato salvo opcionalmente la aplicación de una imprimación de adherencia únicamente en el canto del sustrato, en al menos una parte de su longitud, estando constituido el material plástico por un polímero termoplástico o por una mezcla de polímeros termoplásticos seleccionados entre poliamida, polipropileno, policloruro de vinilo, poliestireno, un terpolímero acrilonitrilo-butadieno-estireno y sus mezclas, presentando este polímero termoplástico mezcla de polímeros termoplásticos un módulo en flexión de 1200 a 3000 MPa y presentando una reducción de volumen de 0,1 a 1%.

Description

Vidrio moldeado y procedimiento de fabricación.

La presente invención se refiere a un vidrio, en particular a un vidrio lateral fijo de un vehículo de transporte.

Los vidrios laterales fijos de vehículos automóviles, principalmente los instalados en la parte trasera de los vehículos, tales como los vidrios de custodia, están provistos generalmente, antes del montaje sobre la carrocería, de un embellecedor enmascarando el borde del vidrio.

Para un vidrio de una forma dada, se puede disponer de un embellecedor prefabricado que tiene una forma de marco adaptada a los contornos del vidrio, capaz, al precio de ligeras deformaciones, de recibir el vidrio que acaba de encajar en alojamientos previstos para este efecto. Esta técnica acarrea toda una serie de inconvenientes.

En primer lugar, la holgura inevitablemente presente entre el vidrio y el marco prefabricado, debido a sus tolerancias de fabricación respectivas, es origen de vibraciones en el momento de la puesta en circulación del vehículo, es pues indispensable hacer las dos piezas solidarias por encolado.

Incluso después del encolado, de esta holgura resulta una colocación relativa variable del marco y del vidrio que plantea problemas en el momento de la colocación del vidrio en la carrocería, teniendo el operador que elegir entre dar preferencia a la posición del vidrio, o a la posición del marco con relación al bastidor de la carrocería.

El montaje del vidrio según esta técnica requiere pues de un número elevado de operaciones a veces complicadas y por consiguiente de necesidades en mano de obra importantes.

Se conocen asimismo vidrios provistos de marcos periféricos moldeados por inyección de material plástico sobre el vidrio, principalmente las lunetas de vehículos automóviles. El marco está tradicionalmente constituido por un material elastómero, ya sea termoplástico, polimerizado in situ por la técnica de inyección reactiva (RIM - Reaction Injection Molding), para cumplir además su función de protección de los bordes del vidrio, una función de estanqueidad. Para remediar la débil adherencia de los elastómeros habituales en un sustrato en vidrio, se acostumbra, antes de la inyección, de depositar en la zona periférica del vidrio un revestimiento primario destinado a formar una unión adhesiva con el elastómero. Esta operación complementaria de imprimación supone un sobrecoste no despreciable en la fabricación del vidrio. La ejecución de esta técnica costosa de moldeado, o encapsulación, no se muestra competitiva para marcos de menor funcionalidad, en particular los que tengan esencialmente una función protectora o
estética.

La técnica anterior entiende en particular de la solicitud de patente nº EP 371 773 un vidrio moldeado de un marco en material plástico, estando el vidrio provisto de una capa de material adhesivo en los bordes de sus caras principales cooperantes con el marco.

La técnica anterior entiende por otra parte de la solicitud de patente nº LU 47504 que lleva en un marco rígido en material plástico moldeado alrededor de un vidrio a fin de formar un chasis de ventana de edificio estanca cuya estanqueidad se obtiene por adherencia del marco al vidrio.

La invención tiene por objeto equipar un vidrio de un marco periférico sin problema de ubicación relativa, de una manera sencilla y reproducible, necesitando poca de mano de obra y relativamente poco costoso.

Este objetivo, así como otros que aparecerán como consecuencia, se alcanza según la invención por la técnica del moldeado utilizando, en lugar de elastómeros convencionales, un material plástico rígido para formar un marco que contiene el borde del vidrio. De manera inesperada, parecía que era completamente posible moldear un material plástico rígido en un vidrio sin que éste se deteriore. Según la invención, se realiza no ya una unión adhesiva del marco sobre el vidrio, sino una unión por cierre mecánico debido a la rigidez del material constituyente del marco.

A este respecto, la invención tiene por objeto un vidrio moldeado según la reivindicación 1. El vidrio comprende un sustrato en vidrio y/o en material plástico, monolítico o laminado, equipado con un marco en material plástico moldeado en la periferia del sustrato, llevando el marco sobre al menos una parte de su periferia una ranura esencialmente en U que encierra el borde del sustrato y estando constituido el material plástico por un polímero o por una mezcla de polímeros termoplásticos que presentan un módulo en flexión de 1200 MPa a 3000 MPa.

Según diferentes variantes de la invención, el marco puede presentar una ranura longitudinal continua que encaja el borde del sustrato en toda su periferia, o bien llevar solamente partes dotadas de una ranura en U. El especialista puede determinar fácilmente el número, la colocación y la longitud de dichas partes, en función principalmente de la rigidez del material termoplástico utilizado o del perfil deseado para el marco, de manera que se asegure la colocación del marco sobre el sustrato. Por ejemplo, cuando el espesor del material moldeado es relativamente pequeño, el marco es relativamente flexible y es preferible prever segmentos con ranura en U en la mayor parte de la periferia del marco para evitar los riesgos de levantamiento. Por el contrario, un marco moldeado grueso será poco flexible y se obtendrá una duración satisfactoria incluso con pocos segmentos dotados de una ranura.

Como se verá a continuación, los vidrios según la invención pueden estar equipados de marcos de secciones muy diversas, que llevan principalmente además de la ranura otras partes de formas definidas, destinadas a dotar al marco de elementos funcionales presentes en toda su longitud, tales como un reborde longitudinal, o limitados a puntos o segmentos del marco, tales como los peones de centrado o topes de posición.

Según la invención, el marco moldeado está constituido por un polímero o por una mezcla de polímeros termoplásticos rígidos, que contienen opcionalmente una carga orgánica o mineral, caracterizada por un módulo en flexión, medido según la norma NFT 51-001, de 1200 a 3000 MPa, muy particularmente del orden de 2000 a 3000 MPa. En determinadas formas de realización, el marco puede ejercer principalmente una función de refuerzo del vidrio.

Esta rigidez permite, después del enfriamiento del material plástico moldeado, dotar al marco una fuerza de presión suficiente para impedir a los dos flancos de la U apartarse y liberar el vidrio.

Favorablemente, el material termoplástico presenta una dureza Shore D de al menos 60, con preferencia de
60 a 90.

El material termoplástico presenta una determinada reducción de volumen para contribuir a la sujeción. No obstante, esta reducción no debe ser demasiado pronunciada para evitar que el vidrio se rompa bajo la acción de las tensiones ocasionadas. El material termoplástico presenta una reducción de volumen del orden de 0,1 a 1%, preferentemente de 0,1 a 0,8%, principalmente del orden de 0,1 a 0,5%.

El o los polímeros termoplásticos utilizables según la invención son variados. Se citará más específicamente como ejemplos un poliéster insaturado, poliamida, principalmente poliamida 6 o 6/6, polipropileno, un policloruro de vinilo rígido, poliestireno, un acrilonitrilo/butadieno/estireno y sus mezclas.

En el vidrio según la invención, el marco moldeado se mantiene sólidamente en su sitio con la única fuerza de sujeción que ejerce como consecuencia de su rigidez.

Para prevenir eventuales defectos de posición, en caso por ejemplo de dilatación fuerte del material bajo el efecto del calor, es posible completar la fuerza de sujeción mecánica mediante una unión adhesiva parcial entre el sustrato y el marco moldeado.

Así, la invención prevé que se puede aplicar un fondo de adherencia en el canto del sustrato, al menos en una parte de su longitud, para favorecer la adherencia del material plástico moldeado únicamente en el canto del sustrato. Puesto que no se trata más que de una medida complementaria, es suficiente un fondo limitado al canto del sustrato. A pesar de lo que se ha dicho en el preámbulo, esta variante resulta ventajosa pues no requiere más que una aplicación aproximada del fondo en el canto del vidrio, contrariamente a la aplicación precisa en toda la zona marginal del sustrato en el caso del moldeado de los materiales elastómeros. La cantidad de composición de fondo utilizada según esta variante de la invención es pues mucho más débil que en la técnica anterior, y además es posible tratar varios sustratos al mismo tiempo, aplicando la composición de fondo en el canto de una pila entera de vidrios. La cadencia y el coste de producción no están pues sensiblemente afectados. El fondo utilizable según la invención puede ser de cualquier tipo conocido, principalmente a base de silano.

Como se ha dicho anteriormente, el marco moldeado que equipa el vidrio según la invención tiene en general una forma adaptada al futuro entorno del vidrio y puede llevar principalmente diversos elementos funcionales, tales como por ejemplo topes de posición o elementos de sujeción utilizables para el montaje del vidrio en un bastidor. Puede tratarse de elementos continuos presentes en toda la periferia del marco, o bien de elementos de longitud limitada a un segmento particular del marco resultante de una modificación local de la sección perfilada.

Tales elementos funcionales pueden tener una forma que sobresale más allá del cuerpo del marco, por ejemplo para encubrir el espacio entre el vidrio y el fondo de la ranura o un intersticio en la carrocería. En una variante ventajosa este elemento que sobresale tiene una estructura agujereada y puede desempeñar la función de ventilador de custodia integrado al vidrio.

Los elementos funcionales pueden ser moldeados con el resto del marco en un molde de sección constante o variable apropiada, pero también ser llevados por inserciones incorporadas en el material termoplástico inyectado en el molde de moldeado.

Puede tratarse asimismo de elementos producidos en el cuerpo del marco después de la operación de moldeado, sujetados principalmente por encolado. Por ejemplo, se puede disponer sobre el contorno del marco moldeado un cordón de material elástico deformable, que en el montaje del vidrio en un bastidor acaba de colocarse contra el fondo de la ranura del bastidor. Este cordón, que no es necesariamente continuo ni presente en la totalidad del contorno del marco, es susceptible de producir al menos tres efectos ventajosos: limita las vibraciones del vidrio en el bastidor; reduce los problemas de ruido aerodinámico; y, cuando presenta un coeficiente de rozamiento en la ranura suficiente, asegura el mantenimiento del vidrio en posición durante el endurecimiento de la cola de colocación. Un material ventajosamente utilizable para constituir este cordón es una espuma de poliuretano que puede llevarse a cabo de diferentes maneras, principalmente por encolado, inyección o extrusión en el marco de un material fluido o viscoso que endurece in situ, o bien por encolado de un cordón preextruido mediante un adhesivo apropiado.

La presencia en el marco de estos elementos funcionales, tales como una forma sobresaliente de la periferia del vidrio o un elemento en unión con el bastidor, se hace posible según la invención gracias a la excelente duración del marco debida a la fuerza de sujeción ejercida por el material rígido moldeado sobre el sustrato. Un marco tradicional prefabricado por moldeado después encajado en el sustrato, si estaba provisto de elementos análogos, no daría satisfacción pues los esfuerzos resultantes de la interacción de estos elementos con su entorno afectarían irremediablemente la unión mecánica relativamente débil del marco en este sustrato, por consiguiente con un riesgo elevado de levantamiento del marco.

El vidrio según la invención está particularmente adaptado a las numerosas aplicaciones donde no se requiere una estanqueidad total entre el vidrio y el elemento moldeado. Dicho vidrio podrá ventajosamente constituir un vidrio lateral para automóvil, sujetado en un bastidor de la carrocería par medio de un cordón de cola de colocación depositado en el sustrato en el propio vidrio, teniendo el marco una simple función de embellecedor y estando asegurada la estanqueidad entre el vidrio y el bastidor por el propio cordón de cola.

El moldeado del material termoplástico rígido utilizado según la invención es realizable en los equipos habituales, según las etapas clásicas: posición del sustrato en el molde, cierre y presurización del molde, inyección del termoplástico en estado viscoso y por último enfriamiento. La inyección según la invención puede llevarse a cabo un solo, pero también varias materias plásticas según la técnica de la co-inyección. La invención es igualmente compatible con técnicas más complejas tales como la inyección asistida por un gas (IAG). Según este procedimiento, se inyecta al mismo tiempo que el material plástico un gas inerte, por lo general nitrógeno, de manera que se forme un canal, o el mínimo de burbujas, en el plástico inyectado para obtener un marco hueco y economizar así una proporción nada insignificante de material plástico. La puesta a punto de los parámetros de inyección en IAG es sin embargo bastante delicada y sucede frecuentemente que la burbuja de gas consigue el contacto con el sustrato. Con los materiales elastómeros habitualmente empleados para el moldeado del vidrio, esta situación conduce a una pérdida de adherencia del marco en el sustrato muy desfavorable en la integridad del vidrio moldeado. Este inconveniente desaparece en la presente invención ya que la rigidez del marco moldeado compensa las eventuales faltas de material debidas a defectos de inyección del gas.

De manera general, el especialista está en disposición de determinar de una manera conocida en sí los principales parámetros de la inyección, teniendo en cuenta las características reológicas y mecánicas del material termoplástico. Según la invención, la etapa de enfriamiento es relativamente crítica puesto que es aquella en que el material plástico comienza a ejercer una fuerza de sujeción en el borde del sustrato. Entre los parámetros críticos, la presión aplicada en el molde en esta etapa podrá ventajosamente adaptarse a cada material termoplástico en función de su reducción de volumen en el enfriamiento, a fin de no hacer soportar al sustrato moldeado tensiones que pongan en riesgo el hacerle frágil o incluso romperle. La velocidad de enfriamiento, el gradiente de temperatura en el molde son otros parámetros a considerar.

A este respecto, la invención propone un procedimiento de moldeado mejorado que comprende una etapa de inyección de material termoplástico en un molde donde el sustrato se ha depositado previamente, seguida de una etapa de enfriamiento, caracterizada por que el tratamiento térmico aplicado al material termoplástico en el transcurso de la etapa de enfriamiento se ajusta localmente de manera que se controla la reducción de volumen del material termoplástico en cada punto del marco moldeado.

En particular, se controlará ventajosamente la temperatura del molde en la etapa de enfriamiento, previendo por ejemplo canales de enfriamiento dispuestos de manera adecuada en el molde para imponer temperaturas diferentes, y por consiguiente tasas de reducción diferentes, a lo largo del contorno del marco. De esta manera, se pueden crear tensiones de sujeción variables a lo largo del marco y así ajustar la fuerza de la unión entre el marco y el sustrato en cada punto de este último.

Otras ventajas y particularidades de la invención aparecerán a la luz de la descripción detallada que sigue a continuación, realizada en relación con los dibujos adjuntos, en los cuales:

\bullet La figura 1: representa una vista en corte transversal de un primer vidrio según la invención;

\bullet La figura 2: representa una vista en corte transversal de un segundo vidrio según la invención;

\bullet La figura 3: representa una vista en corte transversal de un tercer vidrio según la invención;

El vidrio 1 representado en la figura 1 está destinado a ser sujetado mediante encolado en una custodia 2 de vehículo automóvil par medio de un cordón de cola de colocación 3.

Comprende un sustrato en vidrio 4 que presenta en su cara dirigida hacia el interior de la carrocería una capa de preparación 4a, tal como una capa de esmalte opaca, a la que se adhiere el cordón de cola 3, y un marco periférico 5, obtenido por moldeado de un material termoplástico rígido. A modo de ejemplo particular de termoplástico rígido, se puede citar principalmente un policloruro de vinilo rígido que tiene un módulo en flexión (según la norma NFT 51-001) de alrededor de 2000 MPa, una dureza Shore de 70 grados aproximadamente en la escala D y una reducción de volumen de 0,3%. El marco 5 presenta una parte de sección transversal en U en la que está encajado el borde 6 del sustrato 4, y que definen una ranura longitudinal cuyo fondo 7 y las dos paredes laterales 8 y 9 están en contacto con el borde 6. El marco 5 lleva asimismo una parte saliente 10 en forma de labio extendiéndose al exterior del sustrato 4, y que enmascara el fondo de la ranura practicada en la custodia 2.

La figura 2 representa une variante de la invención en la que se realiza una unión adhesiva entre el marco y el canto del sustrato. El vidrio 11, representado fijo en una custodia 12 mediante un cordón de cola 13, comprende un sustrato en vidrio 14 que lleva a la periferia de su cara interna un revestimiento opaco 14a, y cuyo canto está recubierto de una imprimación de preparación 15 a base de silano, y un marco 16 cuya sección presenta una parte en U en la que está encajado el borde del sustrato 14 y que define una ranura longitudinal cuyo fondo 17 está en contacto con la capa de imprimación 15.

En el momento de la inyección del material termoplástico para formar el perfil 16, el material termoplástico interactúa químicamente con la capa primaria aplicada en el canto del sustrato y se crea una unión adhesiva entre el fondo 17 de la ranura y el sustrato por medio de la capa 15. Por el contrario, el material termoplástico que constituye las dos paredes laterales 18 y 19 de la ranura en U no interactúa químicamente con las superficies no tratadas del sustrato 14, de manera que después del enfriamiento, las dos paredes 18 y 19 no ejercen sobre las superficies del sustrato más que una acción mecánica de sujeción debida a la rigidez del material termoplástico.

En la variante representada en la figura 2, el perfil 16 lleva además una nervadura longitudinal 20 destinada a limitar la expansión del cordón de cola de colocación 13 que asegura la sujeción del vidrio a la custodia.

En otra variante, la nervadura 20 puede estar sustituida por topes de posición puntuales destinados a fijar la separación del vidrio 11 con respecto a la carrocería.

La figura 3 ilustra otra forma de realización de la invención en la que el sustrato en vidrio está contenido en el marco no ya de manera continua en toda su periferia, sino de manera discontinua solamente en determinados segmentos del marco.

El vidrio 21, representado como en los ejemplos anteriores pegado a una ranura 22 por un cordón de cola 23, comprende por consiguiente un sustrato en vidrio 24 y un marco 25 que se extiende sobre la periferia del sustrato 24 recubriendo alternativamente dos y tres caras del borde 26 de éste último. El marco 25 comprende así segmentos de sección en U alternadas con segmentos de sección en L. El corte representado en la figura 3 está realizado en un segmento de sección en U en el que el marco comprende tres paredes 27, 28, 29 en contacto respectivamente con la cara exterior, el canto y la cara interior del vidrio. La longitud de este segmento, la zona marginal 26 del sustrato está contenida en la ranura rígida formada por estas tres paredes.

La parte del marco representada detrás del plano de corte comprende un segmento largo que lleva dos paredes en L en contacto con la cara exterior y con el canto del vidrio, y otro segmento más corto de nuevo con sección en U con una pared 29 en contacto con la cara interior del sustrato. El vidrio 21 lleva además un cordón elástico 30, por ejemplo en espuma de poliuretano, pegado sobre la cara externa de la pared 28 del marco 25 y que sirve para amortiguar las vibraciones y los ruidos aerodinámicos en el momento de la circulación del vehículo equipado con el vidrio 21. Este cordón permite además gracias al rozamiento ejercido sobre la ranura 22 mantener el vidrio 21 en su sitio durante la toma del cordón 23 de cola de colocación. Obsérvese que el marco 25 tiene perfectamente en su sitio en el sustrato 21 lo mismo que en el transcurso de esta operación de colocación de la utilización ulterior del vehículo, a pesar de los esfuerzos que son transmitidos a éste por el cordón 30.

La invención, que acaba de describirse en el caso de un vidrio para vehículos automóviles, no se limita en modo alguno a esta forma de realización, sino que se adapta a muy numerosos tipos de vidrios.

Claims (8)

1. Vidrio moldeado que comprende un sustrato (4; 14; 24) en vidrio y/o en material plástico, monolítico o laminado, equipado con un marco (5; 16; 25) en material plástico moldeado en la periferia del sustrato, caracterizado por que el marco lleva en al menos una parte de su periferia una ranura esencialmente en U que contiene el borde (6; 26) del sustrato realizando una unión por sujeción mecánica debida a la rigidez del material constituyente del marco sin unión adhesiva del marco al sustrato salvo opcionalmente la aplicación de una imprimación de adherencia únicamente en el canto del sustrato, en al menos una parte de su longitud, estando constituido el material plástico por un polímero termoplástico o por una mezcla de polímeros termoplásticos seleccionados entre poliamida, polipropileno, policloruro de vinilo, poliestireno, un terpolímero acrilonitrilo-butadieno-estireno y sus mezclas, presentando este polímero termoplástico mezcla de polímeros termoplásticos un módulo en flexión de 1200 a 3000 MPa y presentando una reducción de volumen de 0,1 a 1%.

2. Vidrio según la reivindicación 1, caracterizado por que el material termoplástico presenta una dureza Shore D de al menos 60, preferentemente de 60 a 90.

3. Vidrio según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que el material termoplástico presenta un reducción de volumen de 0,1 a 0,8%, principalmente del orden de 0,1 a 0,5%.

4. Vidrio según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el canto del sustrato está al menos en parte recubierto por una imprimación de adherencia (15).

5. Vidrio según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el marco (16; 25) moldeado lleva al menos un elemento funcional (29; 30), principalmente un elemento de colocación o de sujeción utilizable para el montaje del vidrio en un bastidor.

6. Vidrio según la reivindicación anterior 5, caracterizado por que el elemento funcional es transportado por una inserción incorporada al material termoplástico moldeado.

7. Vidrio según la reivindicación anterior 5, caracterizado por que el elemento funcional es un cordón (30) elástico pegado en el contorno del marco (25).

8. Procedimiento de fabricación de un vidrio según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores que lleva una etapa de inyección de material termoplástico en un molde en el que el sustrato se ha colocado adecuadamente, seguido de una etapa de enfriamiento, caracterizado por que el tratamiento térmico aplicado al material termoplástico en el transcurso de la etapa de enfriamiento se ajusta localmente de manera que controla la reducción de volumen del material termoplástico en cada punto del marco moldeado.