ES2343888T3 - Metodo y aparato para pegar y despegar superficies de contacto adhesivas. - Google Patents
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Abstract
Método para pegar y despegar dos o más superficies o soportes o capas de un sistema adhesivo, comprendiendo el sistema adhesivo una composición adhesiva en su(s) superficie(s) pegada(s), estando colocada la composición entre dichas superficies o soportes o capas, y comprendiendo la composición adhesiva un agente adhesivo y/o un imprimador y/o un limpiador en su superficie de contacto y dispersadas en la misma, dos especies de microesferas termoexpansibles que tienen una diferencia en la temperatura de activación de entre 20-100ºC, en el que una primera especie de microesferas está asociada con el curado y el pegamiento y tiene un diámetro de sección transversal mayor que una segunda especie de microesferas que está asociada con el despegamiento, con el fin de despegar el sistema se proporciona un nivel de potencia suficiente de radiación térmica y/o energía térmica que se concentra sobre las superficies adhesivas de modo que se expande el segundo conjunto más pequeño de microesferas en las capas adhesivas y/o de imprimador y/o de limpiador y se provoca así el debilitamiento de las fuerzas adhesivas de superficie en la superficie de contacto de dichas capas en el sistema adhesivo.
Description
Método y aparato para pegar y despegar
superficies de contacto adhesivas.
La presente invención se refiere a un sistema y
un método de mejora de la unión o pegamiento de dos o más
superficies entre sí y a un método para desprenderlas o despegarlas
y a un aparato para ello. El método y aparato de la invención es de
uso particular, aunque no exclusivo, en las industrias
automovilística, aeronáutica, náutica, de la decoración, el
envasado y la construcción para pegar y despegar de manera adhesiva
superficies de contacto adhesivas de paneles, bastidores,
películas, juntas, placas, cristales o cualquier otro artículo de
este tipo que necesite pegarse entre sí y/o separarse; en algunos
casos el sistema y método de despegamiento de la presente invención
puede aplicarse a un adhesivo. La presente invención puede aplicarse
también en odontología y cirugía en las que se desea empastar un
empaste dental o en la sustitución de articulaciones óseas. El
sistema de la presente invención puede usar también las
microesferas térmicamente expansibles como vehículo o transportador
para otros agentes o su superficie de envuelta de expansión y ayudar
de ese modo en su dispersión dentro de una matriz u otros sistemas,
incluyendo la industria de la limpieza
o pueden usarse para dispersar/mezclar partículas multifuncionales y/o nanopartículas para evitar su aglomeración.
o pueden usarse para dispersar/mezclar partículas multifuncionales y/o nanopartículas para evitar su aglomeración.
Se conoce a partir de la técnica anterior unir
piezas de carrocería de coches entre sí, por ejemplo, remachándolas
o soldándolas por puntos entre sí y más recientemente mediante
láser. Una tendencia reciente en la industria automovilística es
usar una construcción modular para los vehículos, mediante lo cual
se conectan/unen/pegan módulos individuales para formar la
carrocería principal del vehículo y las piezas asociadas.
Normalmente, los paneles de la carrocería o puertas del coche se
sueldan y/o remachan entre sí con el fin de lograr una unión fuerte
de las dos piezas. La soldadura usa un calor intenso para fundir una
o más de las superficies de contacto de las piezas y necesita
realizarse por especialistas conscientes de los riesgos del calor
intenso, tanto para sí mismos como para las piezas del coche. El
calor intenso puede provocar que la superficie del sustrato se
deforme o se funda y se requiere una gran habilidad para garantizar
que únicamente las secciones/partes/puntos que necesitan soldarse
reciben realmente el calor de modo que se minimice el posible daño
por calor a otras piezas. Con el fin de desprender estas piezas
remachadas/soldadas, se requiere una intensa fuerza mecánica.
Se conoce también en la técnica anterior usar
composiciones adhesivas para efectuar la unión segura de dos
superficies/sustratos de componentes de vehículos. Se han usado
ampliamente composiciones adhesivas o pegamentos para sujetar
parabrisas a bastidores aplicando el adhesivo a una o ambas
superficies de los componentes y alineándolas de modo que las
superficies se pegan/unen entre sí. Normalmente, las composiciones
adhesivas contienen agentes de curado con el fin de promover o
acelerar el proceso de solidificación del adhesivo. Los agentes de
curado pueden activarse por calor o humedad y se incluyen en la
composición de modo que reticulan o polimerizan el adhesivo líquido
dando una forma sólida y acelerando así el proceso de pegamiento
químico. Con el fin de desprender el/los componente(s)
adhesivo(s) pegado(s), puede aplicarse una fuerza
termomecánica para separarlos. Por ejemplo, el caso de desprender
un parabrisas de un bastidor que se pega firmemente en su sitio a
medida que el sellante adhesivo se endurece, normalmente implica que
el mecánico de cristales de automóviles retire el parabrisas
(habitualmente en forma intacta) usando un dispositivo que comprende
un hilo de corte o cuchillas especiales para cortar/serrar el
caucho endurecido a lo largo de la periferia del parabrisas. Este
proceso requiere una fuerza física importante para separar
estructuralmente la fuerza de cohesión del adhesivo y puede
conducir a afecciones musculoesqueléticas en los propios mecánicos
como resultado de lesión por esfuerzo repetitivo. Problemas
adicionales asociados con este método son que los hilos de corte
pueden sobrecalentarse debido a la fricción, adicionalmente los
propios hilos pueden romperse. En la industria automovilística,
está convirtiéndose en habitual, en un esfuerzo por minimizar el
peso del vehículo, mejorar el rendimiento y reducir el consumo de
petróleo, emplear adhesivos para pegar otros componentes del coche
tales como paneles exteriores de puerta a bastidores, por
consiguiente el uso de composiciones adhesivas está haciéndose más
generalizado en este área de la tecnología. Además, a medida que se
implemente la nueva directiva de final de la vida útil del vehículo
("End of Life Vehicle", (ELV)), hay una necesidad de
desprender o despegar adhesivos en la industria automovilística de
modo que se desmonten y reciclen piezas de coches tales como
cristales unidos, paneles y así sucesivamente de un modo rápido,
económico, seguro y si es posible, reutilizable. Por tanto, hay una
necesidad de mejoras para despegar diversas superficies.
Se han producido comercialmente microesferas
termoplásticas térmicamente expansibles durante varios años y se
han usado como cargas en polímeros, pinturas, masillas, plastisoles,
tintas de impresión y como cargas en papel, cartón y explosivos. El
documento WO 95/24441 describe un sustituto para las espumas de
poliuretano en forma de una composición adhesiva para rellenar
piezas de la caja del vehículo y proporcionar insonorización que
incluye un 5-15% de microesferas expansibles que
encapsulan alcanos. El documento WO 00/75254 también describe
composiciones adhesivas y adhesivas/de imprimador que comprenden
microesferas termoexpansibles, la activación por calor de las
microcápsulas crea una presión a lo largo de las superficies de
contacto en las que la composición se ha aplicado que reduce el
pegamiento adhesivo de la superficie y la tensión de corte o
rasgado del material adhesivo. La reducción en el pegamiento químico
y/o físico de la adhesión en la superficie de contacto de las dos
superficies pegadas se debe al efecto de las microesferas expandidas
de modo que pueden describirse como que pueden despegarse sin
fractura cohesiva cuando están en su estado expandido. Las
microesferas presentes en la superficie de contacto cambian la
estructura de la superficie adhesiva de pegamiento para crear un
despegamiento instantáneo cuando se les suministra el desencadenante
apropiado. La energía de la superficie de despegamiento es
aproximadamente un tercio inferior a la energía de fractura
cohesiva.
Uno de los problemas asociados con la industria
automovilística es que al final de la vida útil del vehículo (ELV)
la mayoría de los componentes del vehículo (más del 85%) tienen que
desprenderse y retirarse del vehículo de modo que puedan desecharse
de manera segura o reciclarse en procesos separados y
especializados. El desechar vehículos al final de su vida puede
requerir mucho tiempo, ser peligroso para la salud y el medio
ambiente y ser caro puesto que es necesario desprender los
artículos interiores, cuadros de instrumentos, paneles, paneles
exteriores de puertas, placas, bastidores, unidades de luz y otros
componentes de este tipo unos de otros.
Un método y aparato para llevar a cabo un método
que permita un desprendimiento rápido, idealmente en unos pocos
minutos, sin degradación de materiales tóxicos de una manera eficaz
y segura de tales componentes ofrecería una ventaja inmediata con
respecto a la técnica anterior, no sólo en la industria
automovilística sino en cualquier campo en el que se desee
desprender dos superficies/sustratos que se han adherido (pegado
entre sí) por medio de un sistema de pegamiento adhesivo que puede
estar presente en cualquiera de un componente adhesivo y/o
imprimador y/o limpiador del sistema.
Se prevé que el método de la presente invención
pueda usarse en muchas áreas diversas en las que se usan
microesferas, por ejemplo y sin limitación, en la limpieza e
higiene, odontología, medicina quirúrgica, fabricación de
equipamiento deportivo, muebles y acabados, especialmente papel
pintado decorativo y otras situaciones en las que se desea
desprender más de una superficie. El aumento del volumen de las
microesferas expandidas puede usarse también para ayudar a
transportar y dispersar agentes depositados en su superficie
mitigando así el problema de la aglomeración y agentes responsables
de la aglomeración, un fenómeno asociado con una disminución de la
actividad funcional.
Un método para pegar y despegar dos o más
superficies o soportes o capas de un sistema adhesivo, comprendiendo
el sistema adhesivo una composición adhesiva en su(s)
superficie(s) pegada(s), estando colocada la
composición entre dichas superficies o soportes o capas, y
comprendiendo la composición adhesiva un agente adhesivo y/o un
imprimador y/o un limpiador en su superficie de contacto y
dispersadas en la misma, dos especies de microesferas
termoexpansibles que tienen una diferencia en la temperatura de
activación de entre 20-100ºC, en el que una primera
especie de microesferas está asociada con el curado y pegamiento y
tiene un diámetro de sección transversal mayor que una segunda
especie de microesferas que está asociada con el despegamiento, con
el fin de despegar el sistema se proporciona un nivel suficiente de
potencia de radiación térmica y/o energía térmica que se concentra
sobre las superficies adhesivas de modo que se expande el segundo
conjunto más pequeño de microesferas en las capas adhesivas y/o de
imprimador y/o de limpiador y se provoca así el debilitamiento de
las fuerzas adhesivas de superficie en la superficie de contacto de
dichas capas en el sistema adhesivo.
Preferiblemente, el debilitamiento de las
fuerzas adhesivas en la superficie de contacto de dichas capas no
provoca una fractura cohesiva o degradación de la matriz,
especialmente una degradación tóxica de la matriz.
Preferiblemente, el método incluye además la
etapa de curar la composición adhesiva antes del despegamiento
proporcionando un nivel de potencia de radiación térmica y/o
conducción térmica y/o energía térmica que pasa a través de la
composición adhesiva de modo que el contenido de las microesferas
expandidas se filtra o migra a través de sus envueltas porosas a la
matriz de la composición.
Preferiblemente, las microesferas usadas en el
curado están distribuidas uniformemente en la matriz adhesiva.
La presente invención difiere de la técnica
anterior en que el sistema adhesivo que comprende microesferas
termoexpansibles en la superficie de contacto del limpiador y/o
imprimador no se calienta directamente sino que las propias
microesferas reciben energía en forma de radiación térmica a partir
de una fuente IR o UV o fuente eléctrica y/o conducción térmica a
partir de la superficie del artículo que va a pegarse. Se ha
encontrado sorprendentemente que no es necesario calentar todo el
sistema/composición adhesivo/a ya que las microesferas parecen
absorber preferentemente la radiación térmica a partir de IR y que
ciertas microesferas pueden expandirse a una temperatura inferior a
la de la composición. Se ha encontrado que ciertas microesferas,
cuando se exponen a energía IR, se expanden a aproximadamente 40ºC
menos que el adhesivo en el que están mezcladas. De este modo, se
ha encontrado de manera inesperada que no es necesario calentar la
composición adhesiva con el fin de expandir las microesferas, sino
en su lugar se calientan las propias microesferas. Por consiguiente,
esto proporciona la ventaja adicional de minimizar el consumo de
energía y reducir el riesgo de daño a los sustratos pegados.
La referencia en el presente documento a un
sistema adhesivo pretende incluir una composición adhesiva que
comprende al menos un agente adhesivo con o sin un imprimador y/o un
limpiador o agente de curado o disolvente o cualquier otro material
que está incluido para efectuar la adhesión de una o más superficies
entre sí o bien como capas o bien como estructuras tipo
"sándwich". La composición adhesiva lleva incrustada o soporta
las microesferas y en el caso de la capa adhesiva que es comparable
con el tamaño de las microesferas ambos lados de la capa adhesiva
pueden verse afectados por las microesferas y activarse desde ambos
lados.
La referencia en el presente documento a un
limpiador y/o imprimador pretende incluir cualquier tratamiento de
superficie para promover la adhesión de adhesivos y/o sellantes.
La presente invención proporciona un método para
despegar un sistema adhesivo en el que el sistema comprende
microesferas termoexpansibles dispersadas en una composición
adhesiva, estando colocada la composición entre dos o más
superficies del sistema y opcionalmente un método de curado de la
misma composición.
A lo largo de esta memoria descriptiva y las
reivindicaciones que siguen, a menos que el contexto requiera lo
contrario, se entenderá que la palabra "comprenden" o
variaciones tales como "comprende" o "que comprende"
implican la inclusión de un número entero establecido o grupo de
números enteros pero no la exclusión de cualquier otro número
entero o grupo de números enteros.
Un método según cualquier reivindicación
anterior que comprende curar una composición adhesiva y/o despegar
el mismo adhesivo en su superficie pegada, estando colocada la
composición entre dos o más superficies de soportes o capas, y
comprendiendo la composición adhesiva un adhesivo y/o limpiador y/o
imprimador en su superficie de contacto y dispersadas en la misma
microesferas termoexpansibles, comprendiendo el método las
etapas:
- (i)
- activar un método de curado de la composición proporcionando un primer nivel de potencia de radiación térmica y/o conducción térmica y/o energía térmica que pasa a través de la composición adhesiva de modo que el contenido de las microesferas expandidas se filtra o migra a través de sus envueltas porosas a la matriz de la composición y;
- (ii)
- despegar las superficies de contacto adhesivas de las mismas superficies de soportes o capas proporcionando un segundo nivel de potencia de radiación térmica y/o conducción térmica y/o energía térmica que se concentra sobre las superficies adhesivas de modo que se expanden las microesferas en las capas adhesiva y/o de limpiador y/o de imprimador y se provoca así el debilitamiento de las fuerzas adhesivas de superficie en la superficie de contacto de la composición adhesiva.
Preferiblemente, en la etapa de curado, las
microesferas liberan su contenido uniformemente a la matriz
adhesiva.
El método de la presente invención puede
comprender por tanto dos fases o estadios distintos que no sólo
pueden controlarse sino que en la práctica se realizan en dos
puntos de tiempo diferentes. Se apreciará también que el sistema
adhesivo puede usar cada una de las distintas fases de manera
aislada, es decir, puede usarse sólo para despegar un sistema
adhesivo según el primer aspecto de la invención o puede realizarse
con la misma composición adhesiva de modo que se cura y se despega
el mismo sistema que en el segundo aspecto de la invención.
La fase de curado se produce después o
inmediatamente tras la deposición de la composición adhesiva y la
fase de despegamiento puede realizarse normalmente días, semanas,
meses o años más tarde de la fase de curado. Con esto en mente, es
importante que las microesferas usadas para el curado puedan
permanecer latentes, es decir, que su contenido no se filtre a la
matriz de composición o al material antes de su aplicación; la fase
de despegamiento se produce en las superficies de contacto del
limpiador y/o imprimador pero no hasta que las microesferas se
activen mediante la aplicación de energía térmica provocada u
ordenada por un usuario.
La primera fase o estadio es el curado. El
curado se genera mediante una primera especie de microesferas
térmicamente expansibles dispersadas en la matriz de perlas
adhesivas. La primera especie encapsula dentro de su envuelta de
plástico o copolímero un agente de soplado y un agente de curado
mezclados preferiblemente entre sí y puede incluir además
opcionalmente un catalizador o activador. El agente de curado se
dispersa en la matriz adhesiva cuando se suministra suficiente
radiación térmica y/o conducción térmica y/o energía térmica y/o
energía eléctrica a esta primera especie de microesferas de modo
que se provoca su expansión térmica y se permite que su contenido
se filtre o migre o pase o se transfiera o se libere a través o por
la porosidad de la envuelta expandida. El contenido de esta primera
especie de microesferas térmicamente expansibles se libera a la
matriz adhesiva a una cierta temperatura especificada que es
normalmente inferior a la de la segunda especie de microesferas
térmicamente expansibles que se emplean para efectuar el
despegamiento de la superficie de contacto. La segunda especie de
microesferas, es decir, las que se activan a una temperatura
normalmente elevada y diferente a la de la primera especie, se
proporciona preferiblemente como una combinación en las superficies
de contacto del limpiador y/o imprimador de las composiciones
adhesivas para facilitar la separación de las superficies.
Alternativamente, las microesferas usadas en el despegamiento pueden
proporcionarse como una combinación en el propio adhesivo,
especialmente en sistemas adhesivos que requieren un bajo espesor o
una fina capa de composición adhesiva comparable con el tamaño de
la microesfera, de este modo las microesferas pueden activarse desde
ambas superficies de contacto de la capa.
Se apreciará que las microesferas pueden estar
presentes dispersadas por toda una composición adhesiva o pueden
estar presentes en una capa de imprimador o de limpieza o en una
capa de pintura de modo que cuando se suministra energía térmica
para expandir las microesferas, cambian la estructura de superficie
del material en el que están dispersadas para crear un efecto de
despegamiento instantáneo.
La presente invención se basa en proporcionar
energía en forma de radiación y/o conducción térmica y/o
calentamiento eléctrico a las microesferas de cualquiera o ambas
fases del método del primer y segundo aspecto de la invención. La
conducción térmica y el calentamiento eléctrico de las microesferas
para el despegamiento se proporcionan a través del contacto con la
superficie del sustrato o mediante corriente eléctrica o haciendo
pasar calor a través del sistema o composición adhesiva. Se
apreciará que también pueden emplearse microondas u ondas
supersónicas como fuente térmica.
En la presente memoria descriptiva, la acción de
pegar se refiere al proceso fisicoquímico de adhesión durante el
proceso de curado y particularmente este pegamiento en la presente
memoria descriptiva se aumenta adicionalmente creando una
superficie rugosa o irregular aumentada en el área de la superficie
de contacto especialmente mediante las microesferas
termoexpansibles de las microesferas de despegamiento en su estado
inicial mezcladas en el limpiador y/o imprimador. Por consiguiente,
de manera ventajosa la presente invención puede no sólo aumentar la
velocidad de curado sino también reforzar las propiedades adhesivas
de la composición en las superficies de contacto.
Las microesferas de despegamiento están
suspendidas en la composición situadas o flotando en la superficie
más superior y tienen un tamaño adecuado con la intención de crear
un área de superficie aumentada rugosa o irregular y por tanto
proporcionan una resistencia a la tensión y mecánica superior en
comparación con una adhesivo sin microesferas.
El despegamiento se refiere a la rotura física
de la formulación química en el sistema adhesivo y a la rotura de
las fuerzas de pegamiento químico en las superficies de
contacto.
La expansión de las microesferas en la
superficie de contacto aumenta su volumen de modo que las
microesferas rellenan todo el espacio de la superficie y
sustancialmente rellenan u ocupan la superficie completa de la
superficie de contacto, permitiendo así la rotura de las fuerzas de
pegamiento en la superficie de contacto o las capas de la
superficie de contacto.
En la presente memoria descriptiva, el proceso
de curado se refiere a un proceso separado y distinto del proceso
de pegamiento y despegamiento descrito anteriormente en el presente
documento. El fin del proceso de curado es principalmente conferir
resistencia estructural mecánica a la composición adhesiva y
pegamiento químico a una superficie de contacto, no afecta al
volumen de la perla de adhesivo sino que afecta al comportamiento
mecánico de la perla y al pegamiento químico en la superficie de
contacto.
Preferiblemente, dentro de la envuelta de
encapsulación de la primera especie de microesferas usadas para el
curado, el activador del curado puede mezclarse con líquido de
soplado y opcionalmente un catalizador de modo que cuando se activa
mediante energía térmica el contenido pasa a través de la envuelta
porosa de las microesferas expandidas soportadas por la filtración
del gas en expansión. En el caso de un activador de la filtración
del agente de soplado, su acción de curado se distingue del proceso
tras la distribución uniforme en la matriz adhesiva. Esto puede
lograrse mediante radiación UV en el caso de activadores que son
fotorradicales o fotoiones, por consiguiente en este caso la
filtración del activador ayuda a la uniformidad de la mezcla dentro
de la matriz.
Preferiblemente, el agente de expansión se
selecciona del grupo que comprende un gas expansible, un agente
volátil, un agente de sublimación, agua, un agente que concentra
agua o un agente explosivo.
Preferiblemente, el adhesivo es poliuretano o
poli(cloruro de vinilo) o un polímero MS o una resina
epoxídica o cualquier otro adhesivo adecuado en el que pueden
dispersarse las microesferas y que se desea reforzar o curar más
rápidamente. Por tanto, cuando las microesferas se usan en
situaciones dentales, el adhesivo es una mezcla de empaste dental y
cuando se usan en situaciones quirúrgicas puede ser un cemento de
tipo óseo.
Preferiblemente, las microesferas que encapsulan
el agente de curado de la primera especie de microesferas se
activan a una temperatura diferente en comparación con la de la
segunda especie, preferiblemente la temperatura de activación de la
primera especie es inferior a la de la segunda especie y la
diferencia de temperatura es de entre 20 y 100ºC.
Preferiblemente, la segunda especie de
microesferas o de despegamiento se activa en un intervalo de
temperatura de aproximadamente 30 a 250ºC y más preferiblemente a
de aproximadamente 110 a 200ºC. Preferiblemente, el segundo
conjunto de microesferas encapsulan un agente de expansión y son de
diámetro de sección transversal más pequeño que la primera especie
de microesferas.
Se apreciará que en el primer aspecto de la
invención sólo se requiere la segunda especie de microesferas y
opcionalmente puede incluir la primera especie mientras que en el
segundo aspecto de la invención el sistema adhesivo comprende ambas
especies de microesferas.
En una realización de la invención en la que las
microesferas se usan en la industria de la limpieza y especialmente
como adyuvantes de dispersión para polvos de lavado, la temperatura
de activación estará en el extremo inferior del intervalo,
probablemente en la región de 30 a 80ºC, una temperatura compatible
con el agua caliente doméstica.
En otra realización de la invención en la que
las microesferas se usan en empastes dentales, el intervalo de
temperatura de activación está en la región de 40 a 70ºC, una
temperatura compatible con las condiciones orales.
A partir de lo anterior se apreciará que el
intervalo de temperatura de activación depende de los requisitos de
los usuarios y que como tal la temperatura de activación de las
microesferas no pretende limitar el alcance de la solicitud puesto
que es la metodología de despegamiento en una superficie de contacto
la que constituye la esencia de la invención y opcionalmente el
curado de antemano.
\newpage
La envuelta de la microesfera está compuesta
normalmente por una mezcla de copolímero acrílico y PMMA que hasta
la fecha ha impedido su posible uso por debajo de aproximadamente
80ºC. Se propone adaptar la composición de la envuelta incluyendo
plásticos tales como polipropileno, PVC y/o polietileno, de este
modo las microesferas pueden expandirse a temperaturas mucho más
bajas y así encontrar uso con el método de la presente invención en
situaciones dentales, médicas y de limpieza (polvo de lavado).
Se apreciará que cuando se usan microesferas
tanto para curar el adhesivo como para pegar/despegar las
microesferas en las superficies de contacto, se requiere una
diferencia de temperatura suficiente de modo que los dos procesos
puedan lograrse sin solaparse y por tanto se prefieren intervalos de
temperatura distintos. Se apreciará también que la composición
puede comprender también microesferas termoexpansibles que
encapsulan más de un agente diferente o combinaciones de agentes y
que cada conjunto o especie de microesferas puede expandirse de
manera diferente cuando se expone a temperaturas adecuadas de modo
que la composición puede pasar a través de un conjunto de procesos
definidos según la temperatura aplicada que puede especificarse. Por
consiguiente, el método de la presente invención puede aplicarse
igualmente para pegar y despegar, por ejemplo, papel pintado que
requerirá una baja activación térmica o puede usarse para pegar y
despegar piezas de vehículos que requerirá una activación térmica
relativamente superior.
Preferiblemente, la razón de la proporción de la
primera especie de microesferas que encapsulan el agente de curado
u otro con respecto a la de la segunda especie que encapsula el
agente de despegamiento será variable y se apreciará que la
proporción puede seleccionarse según los requisitos del usuario o
para la aplicación particular en mente y por tanto no debe limitar
el alcance de la solicitud.
Preferiblemente, la segunda especie de
microesferas puede recubrirse con un material negro u oscuro
adecuado para aumentar la densidad óptica y por tanto prevenir la
penetración de luz UV para degradar el adhesivo, en esta
realización el "desencadenante" sería una fuente térmica
generada eléctricamente o por IR. En un ejemplo, cuando el método y
la composición son para su uso con la colocación de cristales de
vehículos, la frita puede recubrirse con microesferas recubiertas
con un material oscuro con el fin de reducir adicionalmente la
penetración de luz UV y reducir la degradación del adhesivo.
Se apreciará que recubriendo las microesferas
con un material negro, éste actúa reduciendo la densidad óptica de
la frita sobre el parabrisas o, si se desea, la impresión
estereográfica. Se ha encontrado que es necesario recubrir la
microesfera con el material apropiado ya que el recubrimiento afecta
a su porosidad. Por tanto, cuando las microesferas se expanden, la
porosidad de la frita se ve afectada y en la práctica, esto crea una
barrera frente a la radiación UV. Las microesferas expansibles, en
virtud de la porosidad de su superficie de envuelta esférica,
pueden usarse ventajosamente para dispersar nanopartículas y por
tanto prevenir o minimizar la aglomeración durante el mezclado de
una composición de dispersión que incluye un plástico de curado y un
disolvente. De este modo, tras la evaporación del disolvente, las
microesferas pueden actuar como dispersante para evitar la
aglomeración de nanopartículas.
En esta realización de la invención, es decir,
el recubrimiento de la envuelta de las microesferas con agentes
adicionales, las microesferas no expandidas pueden recubrirse con
agentes dependiendo de los requisitos del usuario. Por ejemplo, las
microesferas no expandidas pueden recubrirse con, por ejemplo y sin
limitación:
- \bullet
- un monómero que va a catalizarse mediante radiación UV u otras energías para lograr una adhesión mejorada en una matriz de polímero
- \bullet
- nanopartículas para mejorar su distribución y/o su dispersión.
- \bullet
- Moléculas que crean barreras frente a, por ejemplo, ondas electromagnéticas, productos químicos, degradación por O_{2} en la industria de envasado de alimentos de modo que se evita que se echen a perder prematuramente, ondas acústicas y de sonido, calor o cualquier otra función para la que se desea crear una barrera.
Estas funciones funcionan sobre la superficie
expandida que puede comprender hasta 10 m^{2} para sólo 1 gramo
de microesferas presentes en la matriz. Se cree que la presente
invención puede usarse para mejorar la dispersión de, por ejemplo y
sin limitación, perfumes, fragancias y/o agentes de limpieza en un
disolvente tal como agua. También puede usarse para mejorar la
administración de productos farmacéuticos y otros agentes de este
tipo. También puede usarse como barrera para evitar la aglomeración
de nanopartículas y similares. Además, pueden usarse
nanoeliminadores como barrera frente a la atmósfera y de ese modo
prevenir el deterioro de alimentos en el interior de películas de
envasado o cajas/cartones de papel.
En una realización de la invención, la envuelta
de las microesferas puede recubrirse con moléculas adecuadas sobre
su superficie o pueden encapsularse de modo que las microesferas
actúan como un "vehículo" o "transportador" para
potenciar el efecto de la molécula portada, y de este modo las
microesferas pueden mejorar la eficacia y dispersión de las
moléculas portadas. Se prevé que las microesferas, en esta
realización, pueden usarse siguiendo los principios tal como se
exponen:
- \bullet
- las microesferas pueden usarse como vehículo para dispersar una molécula portada en su recubrimiento o que encapsula en una molécula mayor.
- \bullet
- Las microesferas pueden actuar como barrera física o química.
- \bullet
- Las microesferas preparan moléculas para que se dispersen de manera uniforme, fácil y más inmediata.
- \bullet
- Las microesferas pueden actuar como soporte en el que la fotocatálisis es eficaz ya que la molécula actúa como una película muy fina sobre la superficie de la microesfera expandida.
En resumen, la envuelta de las microesferas
puede recubrirse con o encapsular diversos materiales haciéndolos
multifuncionales y útiles para abordar muchos problemas y de uso en
muchas áreas diferentes. Tal como se estableció anteriormente, las
microesferas pueden recubrirse con o encapsular o bien un monómero
y/o nanopartículas o bien un detergente u oro y estas entidades
pueden distribuirse sobre la superficie de las microesferas en su
estado no expandido y ser multifuncionales. Se ha utilizado el
cambio en volumen de las microesferas de modo que su superficie se
convierte en hasta diez veces mayor que su superficie inicial de
modo que pueden lograrse, a partir de un único gramo de microesfera
en la matriz, aproximadamente 0,5 m^{2} y si se usan microesferas
de una capacidad de expansión diferente, por ejemplo, de hasta 100
veces el volumen en expansión, pueden lograrse entre 6 y 10 m^{2}
de superficie. En una realización de este tipo, las microesferas
pueden usarse para dispersar las partes de los materiales, es
decir, el monómero y/o las nanopartículas que están en su
superficie. En la práctica, se ha encontrado que puede evitarse la
aglomeración cuando la microesfera no expandida o inicial se carga
con nanopartículas de 20 nm de diámetro, en el estado no
expan-
dido en el que las nanopartículas permanecen sobre la superficie de la envuelta se logró una distribución del 76%.
dido en el que las nanopartículas permanecen sobre la superficie de la envuelta se logró una distribución del 76%.
En este sentido, las microesferas actúan como un
vehículo para preparar las partículas recubiertas para dispersarse
en el estado salvaje con el fin de reducir el tiempo de su
dispersión y obtener una distribución uniforme sobre la superficie
de la microesfera expandida. Por consiguiente, es posible lograr una
superficie que alcanzará la misma longevidad con las mismas
partículas debido a que la envuelta reduce el espesor aunque los
materiales que están en la superficie de las microesferas
expandidas siguen siendo los mismos.
Las microesferas también pueden usarse según una
segunda observación crítica porque tienden a convertirse en una
barrera para la radiación electromagnética y también una barrera
frente a las ondas acústicas que pasan a través de una matriz de
este tipo que las contiene. Pueden ser también una barrera frente a
la degradación atmosférica en la industria de envasado de
alimentos.
Las microesferas pueden usarse también para
prevenir la aglomeración, es decir, la aglutinación entre sí de
moléculas, un problema asociado con la industria de la limpieza.
Preferiblemente, la radiación térmica y/o
conducción térmica o energía eléctrica proporcionada a las
microesferas se proporciona a partir de un medio que comprende una
fuente de ondas electromagnéticas tales como radiación IR o UV, o a
partir de un horno de convección o a partir de medios eléctricos
tales como una batería o un láser o a partir de una fuente
ultrasónica o a partir de gas o aire o a partir de luz blanca.
En el caso de usar el sistema adhesivo como
protector en papel decorativo, el despegamiento puede efectuarse
mediante por ejemplo un secador de pelo o una plancha doméstica.
Tal como se apreciará, la radiación IR es una
onda electromagnética que sólo se convierte en térmica cuando se
absorbe por un cuerpo con ciertas propiedades sobre el que se dirige
la radiación IR. Así, un sistema que emplea radiación IR sólo se
convierte en un sistema "térmico" cuando el haz IR se absorbe
por el cuerpo. Por consiguiente, una radiación IR se convierte en
una fuente de calentamiento cambiando las ondas electromagnéticas
IR de 800-2600 nm hasta radiación térmica de
3000-7000 nm y conducción térmica. En la presente
invención, las microesferas termoexpansibles se calientan
principalmente mediante radiación IR o UV y/o térmica y no mediante
conducción térmica a partir de por ejemplo un panel de metal.
En el caso de usar espectro de radiación IR como
fuente de energía, se proporcionará en forma de una o más lámparas
o en forma de fibras ópticas o placas o varillas ópticas. La
radiación IR se transformará en radiación térmica de la superficie
interna, de por ejemplo un panel, en el lado de calentamiento que
depende fuertemente de la temperatura lograda por la superficie
expuesta del panel. La potencia de la radiación térmica depende de
la T exp 4 de los paneles de superficie que no está dentro del
intervalo bajo de radiación IR como la lámpara, pero con radiación
IR térmica de aproximadamente 3000-7000 nm. Se
apreciará que el calentamiento mediante conducción depende de
muchos parámetros tales como la conductividad térmica del material
de las superficies o paneles, el
limpiador-imprimador y la composición de la capa de
adhesivos.
En el caso de usar un calentamiento eléctrico
como fuente de calentamiento para expandir las microesferas, el
calentamiento eléctrico puede generarse mediante la corriente
eléctrica que pasa a través de un panel que se convierte en un
resistor. En una realización de la invención,
hilos/filamentos/hebras de aluminio o acero o microhilos o
microfibras de carbono u otras fibras eléctricamente conductoras
tales como fibras de vidrio recubiertas con metal están incrustadas
en la composición adhesiva, especialmente en la superficie de
contacto adhesiva de modo que se crea una jaula de Faraday. Los
microhilos se dispersan en el adhesivo para crear una maraña o
disposición poligonal de conductores eléctricos. Esta maraña permite
que se forme un gran número de pequeños anillos eléctricos en tres
dimensiones alrededor de las microesferas expansibles cuya expansión
puede provocarse a una cierta temperatura máxima. Este fenómeno se
denomina tunelización para la corriente eléctrica.
Preferiblemente, el microhilo o las fibras se
mezclan con el adhesivo y pueden tener aproximadamente 100 \mum
de longitud y entre 2-20 \mum de diámetro. En un
ejemplo, las fibras de carbono podrían ser de 5-10
\mum de diámetro y 50-100 \mum de longitud. Se
cree que con el fin de efectuar la tunelización la composición debe
comprender de manera ideal aproximadamente un
0,5-10% en volumen de los microhilos y de manera más
preferible aproximadamente un 1-3% en volumen. Se
apreciará que el % en volumen de microesferas dentro de la
composición afecta al número de contactos que forman puentes entre
sí y que esto puede seleccionarse según los requisitos de un
usuario.
Preferiblemente, las microesferas
termoexpansibles pueden proporcionarse incrustadas o recubiertas
sobre una cinta o malla o película o pueden proporcionarse unidas a
un hilo o filamento o fibra; alternativamente pueden estar unidas a
una superficie de contacto de uno o ambos componentes que se desea
curar y/o separar. La primera especie de microesferas puede
proporcionarse en el volumen interno de materiales adhesivos además
de la segunda especie de microesferas del sistema de despegamiento
en la superficie de contacto.
Preferiblemente, la superficie de contacto del
limpiador y/o imprimador adhesiva que comprende las microesferas de
la segunda especie puede proporcionarse en una trayectoria o un
canal o una ranura o una línea o círculos concéntricos predefinidos
proporcionados sustancialmente alrededor de la periferia de una o
ambas de las superficies de contacto de los artículos que se desea
despegar. En otra realización de la invención, pueden proporcionarse
como una pluralidad de tiras o puntos diferenciados lubricados
adecuadamente en las superficies de contacto.
Preferiblemente, la profundidad y amplitud o el
espesor y la anchura de la composición adhesiva pueden ser
uniformes o pueden variar según se requiera en áreas de por ejemplo
un panel de puerta que requiere un pegamiento más fuerte en un área
específica.
Se apreciará que la provisión del adhesivo en
una forma de punto o trayectoria continua y a diferente espesor y
anchura requiere ventajosamente menos uso y desperdicio de
materiales adhesivos.
Según un tercer aspecto de la invención, se
proporciona un método de unión o pegamiento de dos o más superficies
entre sí que comprende:
- (i)
- aplicar una composición adhesiva tal como se describió anteriormente en el presente documento a una o más superficies de contacto de cada uno o todos los artículos que van a pegarse entre sí; y
- (ii)
- suministrar suficiente radiación térmica y/o conducción térmica a la composición a través del contacto con una o más superficies de contacto de cada artículo que va a unirse entre sí de modo que se provoca que una proporción de las microesferas termoexpansibles se expanda y opcionalmente libere además un agente de curado o catalizador a la composición.
Preferiblemente, el agente de activación o
curado liberado se distribuye uniformemente en la matriz adhesiva
de modo que pueden activarse con su propio sistema de energía tal
como polimerización y/o reticulación o activación por UV de
fotorradicales y/o fotoiones.
Por consiguiente, la presente invención
proporciona un enfoque único con respecto a los métodos de la
técnica anterior de uniones de superficies de
plástico-plástico, plástico-metal,
metal-metal, cerámica-metal,
aluminio-aluminio,
aluminio-plástico, material
compuesto-metal, material
compuesto-plástico, material
compuesto-cerámica, papel-pared,
empaste-diente, articulación
artificial-hueso y similares puesto que la
composición no está directamente dirigida mediante por ejemplo un
haz IR o UV transparente a uno del panel de tipo "sándwich"
sino que en su lugar la composición se calienta mediante radiación
térmica y/o conducción térmica de la superficie de contacto o su
subsuperficie.
Preferiblemente, el método incluye una
cualquiera o más de las características descritas anteriormente en
el presente documento.
En particular, se ha encontrado mediante
experimentación, investigando parámetros de la lámpara IR tales como
reflexión, potencia y espectro óptico del haz del rayo, que con el
fin de que la radiación IR se absorba por el agente de soplado y su
mezcla, tiene que estar adaptada para expandir la microesfera a una
temperatura antes de la degradación de la matriz en la que está
incrustada la microesfera o antes de la degradación del sistema
adhesivo, en el que están incrustadas las microesferas en la
superficie de contacto del imprimador y/o limpiador. De este modo,
pueden evitarse ventajosamente agentes tóxicos, debidos a la
degradación del adhesivo, incluso con adhesivos de PU.
Según un aspecto adicional de la invención, se
proporciona un método para desprender dos superficies que se han
pegado entre sí que comprende suministrar suficiente radiación
térmica y/o conducción térmica a una superficie que tiene
recubierta sobre la misma o unida a la misma la composición descrita
anteriormente en el presente documento, suministrándose la energía
térmica a una o ambas superficies de contacto de cada artículo que
va a desprenderse/separarse de modo que se provoca que una
proporción de las microesferas termoexpansibles libere un agente de
expansión en la composición.
Preferiblemente, el método incluye una
cualquiera o más de las características descritas anteriormente en
el presente documento.
Resultará evidente que en la presente invención
se evitan interacciones químicas y que el método de la presente
invención se basa en la tecnología de ingeniería física para
permitir y facilitar un sistema de curado que necesita mezclar el
activador del curado mediante una distribución uniforme en un cierto
momento según las órdenes en el proceso de fase de pegamiento
adhesivo y ventajosamente también pueden diferenciarse zonas en las
que las microesferas termoexpansibles pueden mezclarse
adecuadamente. En principio, las microesferas termoexpansibles
actúan como depósitos microscópicos de los activadores del curado
que son neutros o inertes hasta un cierto momento en el que se
rompen o aumentan su volumen de tal manera que se inicia la
filtración del activador a través de su envuelta como pared porosa,
en estado líquido o gaseoso, de modo que puede difundir
uniformemente a la matriz adhesiva transportada por el gas del
agente de soplado.
La activación de diferentes activadores es
posible por la diferenciación de la temperatura de activación para
las microesferas termoexpansibles, de este modo es posible efectuar
el curado de la composición adhesiva a diferentes fases en el
proceso en diferentes áreas y además con órdenes aplicadas y
específicas que hacen el proceso global más controlable y con
rendimientos multifuncionales.
La presente invención proporciona ventajosamente
un proceso de curado que puede controlarse porque no depende de una
reacción química tal como polimerización, reticulación,
cristalización, gelificación o cualquier otra transición de
fase.
Según un aspecto aún adicional de la invención,
se proporciona un método para despegar una composición adhesiva,
estando presente la composición en una superficie de contacto y
estando colocada entre dos o más superficies de cristales de
vehículos o panel(es) o pieza(s) de vehículos,
comprendiendo la composición un adhesivo o limpiador y/o imprimador
y microesferas termoexpansibles dispersadas en la misma, teniendo
las microesferas un diámetro de entre 10-50 \mum
y un intervalo de temperatura de activación de entre
110-210ºC y encapsulando al menos un agente de
soplado, efectuándose el despegamiento mediante exposición de las
microesferas a un nivel de potencia de radiación térmica y/o
energía térmica que da como resultado una temperatura recibida por
las microesferas en el intervalo de 110-210ºC.
Preferiblemente, el método incluye además la
etapa de curar la composición adhesiva antes del despegamiento
proporcionando microesferas de 30-50 \mum y un
intervalo de temperatura de activación de entre
50-100ºC, encapsulando las microesferas un agente
de curado y/o catalizador y/o activador y efectuando el curado
mediante exposición de las microesferas a un nivel de potencia de
radiación térmica y/o energía térmica que da como resultado una
temperatura recibida por las microesferas en el intervalo de
50-100ºC.
Según un aspecto aún adicional de la invención,
se proporciona un método de curado de un adhesivo y para despegar
el mismo adhesivo de cristales o paneles o piezas de automóviles que
comprende aplicar una composición que comprende un adhesivo y
microesferas termoexpansibles dispersadas en el mismo, teniendo un
primer conjunto de microesferas un diámetro de entre
30-50 \mum y un intervalo de temperatura de
activación de entre 50-100ºC y teniendo un segundo
conjunto de microesferas un diámetro de entre 10-50
\mum y un intervalo de temperatura de activación de entre
110-210ºC, estando presente el segundo conjunto de
microesferas en una superficie de contacto del adhesivo o limpiador
y/o imprimador, estando colocada la composición entre dos o más
superficies del/de los cristal(es) o
panel(es) o pieza(s) y:
panel(es) o pieza(s) y:
- (i)
- activándose el curado de la composición exponiéndola a un primer nivel de potencia de radiación térmica y/o energía térmica que da como resultado una temperatura recibida por las microesferas en el intervalo de 50-100ºC; y
- (ii)
- despegándose el sistema adhesivo en sus superficies de contacto exponiéndolo a un primer nivel de potencia de radiación térmica y/o energía térmica que da como resultado una temperatura recibida por las microesferas en el intervalo de 110-210ºC.
Tal como se mencionó anteriormente en el
presente documento, las etapas de curado y despegamiento pueden
realizarse de manera aislada con la misma composición o pueden
despegarse con o sin una fase de curado, el requisito de una etapa
de curado no pretende limitar el alcance de la solicitud.
El sistema en la etapa (i) activa el curado de
la composición adhesiva, exponiéndola a un primer nivel de potencia
de radiación térmica y/o conducción térmica o una energía térmica.
Esta energía térmica pasa a través del sistema adhesivo hasta las
microesferas; de ese modo el contenido de las microesferas
expandidas se filtra o migra a través de la porosidad de la
envuelta de las microesferas. El espesor de la envuelta se reduce
debido a su estado expandido. Su contenido se filtra o migra a la
matriz de la composición adhesiva liberando así un agente de curado
o catalizador o activador a la matriz. Este proceso se produce
posteriormente a la deposición del adhesivo sobre el vidrio o las
placas.
El sistema en la etapa (ii) despega las
superficies de contacto adhesivas del mismo cristal o panel o pieza
tratado con el método (i), exponiéndolas a un segundo nivel de
potencia de radiación térmica y/o conducción térmica y energía
eléctrica térmica. Este segundo nivel de potencia activa las
microesferas de modo que se expanden y de ese modo debilitan y/o
despegan las fuerzas adhesivas del sistema de superficie a una
temperatura ventajosamente inferior a la temperatura de degradación
de la composición del sistema adhesivo.
Se apreciará que la etapa (i) puede producirse
justo tras la deposición del adhesivo en perlas y desencadenar la
expansión de las microesferas para generar la filtración del vidrio
de soplado que contiene los catalizadores de la matriz adhesiva en
un proceso de curado; la etapa (ii) puede producirse tras 10 a 15
años. Esta segunda etapa puede activar las microesferas latentes
exponiendo las superficies adhesivas a un segundo nivel de potencia
de energía mediante radiación IR o sistemas eléctricos que generan
energía térmica.
La presente invención proporciona un método
elegante para curar y despegar el mismo adhesivo. Cada fase es una
operación diferenciada que puede realizarse hasta 10 años o más, más
tarde puesto que las microesferas pueden permanecer latentes en la
composición hasta que se activan por orden de un estímulo apropiado,
por ejemplo radiación IR o energía térmica generada
eléctricamente.
La invención se describirá ahora a modo de
ejemplo sólo con referencia a las siguientes figuras en las que:
la figura 1A muestra una fotografía de
microscopio electrónico de una superficie superior de una superficie
de contacto que va a pegarse;
la figura 1B muestra una fotografía de
microscopio electrónico de una maraña de microhilos y microesferas
termoexpansibles;
la figura 1C muestra una vista con mayor aumento
de la figura 1B y un microhilo;
la figura 1D muestra una vista alternativa de la
figura 1C y un microhilo;
la figura 2 muestra una vista en planta
esquemática de una disposición de microcápsula y película; y
la figura 3 muestra una vista en perspectiva
frontal de un panel exterior y bastidor de puerta de vehículo con
un recorrido conductor in situ.
La figura 4 muestra una pluralidad de posibles
superficies de contacto en el sistema adhesivo de la presente
invención.
Con referencia a la figura 1A, se muestra una
fotografía de microscopio electrónico de la superficie de una
superficie de contacto imprimador-adhesivo
recubierta con la composición y las microesferas según la presente
invención: pueden observarse las microesferas 1 sobresaliendo por
encima de la superficie, proporcionando así una superficie rugosa o
irregular. Hay huecos entre las microesferas. Sin embargo, estos
huecos o vacíos se rellenan una vez que las microesferas se han
expandido, de modo que la superficie se hará más uniforme y por
tanto podrá despegarse. En la figura 1B, se muestra una fotografía
de microscopio electrónico de una maraña de microhilos y también
son visibles microesferas intercaladas. Tal como se describió
anteriormente, hilos/filamentos/hebras de aluminio o acero,
microfibras de carbono, fibras de vidrio recubiertas con metal o
microhilos están incrustados en la composición adhesiva,
especialmente en la superficie de contacto adhesiva de modo que se
crea una jaula de Faraday. Los microhilos se dispersan en el
adhesivo para crear una maraña de conductores eléctricos. Esta
maraña permite que se forme un gran número de pequeños anillos
eléctricos en tres dimensiones alrededor de las microesferas cuya
expansión puede provocarse a una temperatura máxima. Las figuras 1C
y 1D son figuras de microscopio electrónico a mayores aumentos.
En una realización de la invención, las
microesferas (1) y los microhilos (2) pueden unirse a un filamento
o película o hilo o fibra (4) conductor continuo. Se suministra
energía al filamento (2) conductor a partir de una fuente (3) de
energía, la fuente de energía puede proporcionarse en forma de
energía térmica o potencia eléctrica y transmitirse a las
microcápsulas mediante radiación térmica y/o conducción térmica. Por
tanto, la microcápsula no recibe energía directamente de la fuente
de energía sino en su lugar a través de la superficie del
componente o panel que va a pegarse, por ejemplo las microesferas
pueden calentarse mediante radiación térmica y/o conducción térmica
del panel, dirigida directamente mediante una lámpara de radiación
IR enfocada sobre la superficie abierta/expuesta. Aún en una
realización adicional de la invención las microcápsulas (1) pueden
recubrirse sobre una malla o haz de filamentos/hilos/fibras
conductores o recubrirse sobre una cinta o material tejido. Las
microesferas (1) pueden proporcionarse en una forma dispuesta
previamente o pueden pulverizarse o pintarse poco antes de su uso.
Una vez que se confiere suficiente conducción y/o radiación térmica
a las microesferas, pueden activarse a una temperatura seleccionada
de modo que se acelera y/o efectúa la unión en el estado inicial y
el despegamiento en el estado expandido. En la segunda fase,
conteniendo las microesferas un agente de soplado mezclado con un
activador del curado en el caso de dos superficies que ya se han
unido entre sí mediante un adhesivo, puede hacerse que se expandan y
liberen su contenido a una temperatura seleccionada diferente y que
liberen un agente de expansión tal como un gas, un agente que puede
producir sublimación, agua, un agente explosivo que contiene un
agente activador. La expansión resultante provoca un despegamiento
o un pegamiento más rápido de las dos superficies unidas.
En el caso de unir un panel exterior (B) de
puerta de vehículo a un bastidor (A) como en la figura 3, las
microesferas pueden proporcionarse en trayectorias predefinidas a lo
largo del perímetro del artículo que se desea unir. La trayectoria
(5) puede ser en forma de un canal o una ranura en la que la
composición adhesiva puede verterse/pulverizarse o las microesferas
pueden proporcionarse ya unidas en forma de una malla o cinta o
tira que puede colocarse apropiadamente en cualquiera o ambos del
panel exterior (B) o bastidor (A). El bastidor (A) y/o panel
exterior (B) de puerta está dotado de una pluralidad de medios (6) y
(7) de unión conductores respectivamente que pueden estar
conectados a una fuente de energía. Una vez que se activa la fuente
de energía y las microesferas reciben suficiente conducción y/o
radiación térmica, por ejemplo a partir de una lámpara IR de la
presente invención, pueden expandirse y liberar su contenido para
efectuar la unión a una temperatura seleccionada o para provocar el
despegamiento a una temperatura seleccionada diferente. De este modo
y de manera conveniente, la adhesión de dos superficies y la
separación de las mismas pueden lograrse sin recurrir a procesos
químicos o físicos usando el mismo sistema y aparato. Además y
ventajosamente, el sistema puede controlarse puesto que las
microesferas en el sistema adhesivo se seleccionarán según los
requisitos del usuario de los métodos de curado y pegamiento y
despegamiento.
Con referencia a la figura 4, se muestra una
representación de una pluralidad de diferentes superficies de
contacto que van a incluirse dentro del alcance del método de la
presente invención. Por ejemplo, el cristal (11) del vehículo con
el limpiador y/o imprimador (10), el limpiador y/o imprimador (10)
con el adhesivo (12), el adhesivo (12) con un imprimador o una
pintura (13) y el imprimador o la pintura (13) con la pieza de metal
o similar (8).
Se apreciará que la invención tiene una amplia
aplicación en muchos campos diferentes de la tecnología en los que
se requiere unir y desprender dos superficies entre sí por ejemplo y
sin limitaciones, superficies tales como plásticos, metal,
cerámica, fibra de vidrio y/o materiales compuestos de los mismos, y
que los ejemplos de la presente memoria descriptiva no pretenden
limitar el alcance de la solicitud.
\vskip1.000000\baselineskip
Con referencia a la tabla a continuación, se han
sometido a prueba diversas muestras de composiciones de
microesferas. Se apreciará que los intervalos de temperatura de
activación dependen de los usos previstos y como tales de qué tipo
de energía térmica puede aplicarse para curar/pegar/despegar. Se ha
encontrado que una composición típica para colocar directamente
cristales de automóviles comprende aproximadamente un 3% de
microesferas en el limpiador y un 5% en el imprimador para
adhesivos termoendurecibles y un 5-10% para
adhesivos termoplásticos. Para superficies de metal pegadas la
composición debe estar en el intervalo del 5-10% en
sus superficies de superficie de contacto en ausencia de un
imprimador. En el caso en el que la capa adhesiva es de un espesor
comparable al diámetro de la microesfera y puede activarse en ambos
lados de la capa, se requiere aproximadamente un 5% de
microesferas.
\vskip1.000000\baselineskip
Claims (33)
1. Método para pegar y despegar dos o más
superficies o soportes o capas de un sistema adhesivo, comprendiendo
el sistema adhesivo una composición adhesiva en su(s)
superficie(s) pegada(s), estando colocada la
composición entre dichas superficies o soportes o capas, y
comprendiendo la composición adhesiva un agente adhesivo y/o un
imprimador y/o un limpiador en su superficie de contacto y
dispersadas en la misma, dos especies de microesferas
termoexpansibles que tienen una diferencia en la temperatura de
activación de entre 20-100ºC, en el que una primera
especie de microesferas está asociada con el curado y el pegamiento
y tiene un diámetro de sección transversal mayor que una segunda
especie de microesferas que está asociada con el despegamiento, con
el fin de despegar el sistema se proporciona un nivel de potencia
suficiente de radiación térmica y/o energía térmica que se
concentra sobre las superficies adhesivas de modo que se expande el
segundo conjunto más pequeño de microesferas en las capas adhesivas
y/o de imprimador y/o de limpiador y se provoca así el
debilitamiento de las fuerzas adhesivas de superficie en la
superficie de contacto de dichas capas en el sistema adhesivo.
2. Método según la reivindicación 1, en el que
el nivel de potencia de radiación térmica y/o conducción térmica
y/o energía térmica que pasa a través de la composición adhesiva
provoca que el contenido de las microesferas expandidas se filtre o
migre a través de sus envueltas porosas al interior de la matriz de
la composición.
3. Método según cualquier reivindicación 1 ó 2,
en el que la primera especie de microesferas encapsula un agente de
soplado.
4. Método según cualquier reivindicación
anterior, que comprende curar una composición adhesiva y/o despegar
la misma composición adhesiva en su superficie pegada, estando
colocada la composición entre dos o más superficies de soportes o
capas, y comprendiendo la composición adhesiva un adhesivo y/o
limpiador y/o imprimador en su superficie de contacto y dispersadas
en la misma microesferas termoexpansibles, comprendiendo el método
las etapas de:
(i) activar un método de curado de la
composición proporcionando un primer nivel de potencia de radiación
térmica y/o conducción térmica y/o energía térmica que pasa a través
de la composición adhesiva de modo que el contenido de las
microesferas expandidas se filtra o migra a través de sus envueltas
porosas al interior de la matriz de la composición y;
(ii) despegar las superficies de contacto
adhesivas de las mismas superficies de soportes o capas
proporcionando un segundo nivel de potencia de radiación térmica
y/o conducción térmica y/o energía térmica que se concentra sobre
las superficies adhesivas de modo que se expanden las microesferas
en las capas adhesivas y/o de limpiador y/o de imprimador y se
provoca así el debilitamiento de las fuerzas adhesivas de superficie
en la superficie de contacto de la composición adhesiva.
5. Método según la reivindicación 4, en el que
la etapa (i) se realiza tras la deposición de la composición
adhesiva y la etapa (ii) se realiza días, semanas, meses o años más
tarde.
6. Método según cualquier reivindicación
anterior, en el que las microesferas comprenden una envuelta
copolimérica que encapsula un agente de expansión para el
despegamiento de las microesferas y un agente de curado o
catalizador mezclado con un agente de expansión para la etapa del
curado de las microesferas.
7. Método según la reivindicación 6, en el que
el agente de expansión se selecciona del grupo que comprende un gas
expansible, un agente volátil, un agente de sublimación, agua, un
agente que atrae agua o un agente explosivo.
8. Método según la reivindicación 6, en el que
las microesferas que encapsulan el agente de curado tienen un
diámetro de sección transversal mayor que las que encapsulan el
agente de expansión.
9. Método según cualquier reivindicación
anterior, que comprende además un activador del curado.
10. Método según la reivindicación 9, en el que
el activador del curado se activa mediante una energía térmica
aplicada o mediante su propia energía.
11. Método según cualquier reivindicación
anterior, en el que el adhesivo es poliuretano o poli(cloruro
de vinilo) o un polímero MS o una resina epoxídica.
12. Método según cualquier reivindicación
anterior, en el que las microesferas se activan en un intervalo de
temperatura de 45 a 220ºC para la fase de despegamiento.
13. Método según cualquier reivindicación
anterior, en el que las microesferas usadas para despegar las
microesferas que encapsulan el agente de expansión comprenden el
3-5% en peso del limpiador y el
5-10% en peso del imprimador en la superficie de
contacto adhesiva.
14. Método según una cualquiera de las
reivindicaciones 2 a 12, en el que las microesferas usadas en el
curado que encapsulan el agente de curado o catalizador comprenden
el 2-3% en peso de la composición.
15. Método según cualquier reivindicación
anterior, en el que la radiación térmica y/o conducción térmica
proporcionada a las microesferas se proporciona por un medio que
comprende una fuente de radiación electromagnética IR o UV, o a
partir de un horno de convección o a partir de medios eléctricos,
una batería o un láser o a partir de una fuente ultrasónica o a
partir de un gas o a partir de una luz blanca o microondas u ondas
sónicas.
16. Método según la reivindicación 15, en el que
en el caso de usar radiación IR, se proporciona como una longitud
de onda de entre 800-1400 nm a
2000-6000 nm y concentra radiación térmica sobre las
microesferas con el fin de alcanzar su temperatura de expansión de
activación antes que la temperatura de degradación de la matriz
adhesiva.
17. Método según cualquier reivindicación
anterior, en el que las microesferas termoexpansibles se
proporcionan incrustadas en o recubiertas sobre una cinta o malla o
película o unidas a un hilo o filamento o fibra.
18. Método según cualquier reivindicación
anterior, en el que las microesferas están recubiertas con un
material negro.
19. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 16, en el que las microesferas están
recubiertas con o encapsulan un monómero y/o con nanopartículas
dispersadas en la envuelta inicial porosa de la microesfera.
20. Método según cualquier reivindicación
anterior, en el que las microesferas actúan como vehículo o
transportador o portador o barrera o adyuvante de dispersión o
adyuvante para prevenir la aglomeración de partículas o
nanopartículas usadas en la industria de la limpieza, en una mezcla
que comprende un aglutinante y disolvente, encapsulando las
microesferas o bien un agente deseado o bien estando recubiertas con
él.
21. Método según cualquier reivindicación
anterior, en el que las microesferas se dispersan en una disposición
de microhilos de modo que se forma una disposición poligonal.
22. Método según la reivindicación 21, en el que
los microhilos tienen 100-200 \mu de longitud.
23. Método según la reivindicación 22, en el que
los microhilos tienen 2-20 \mu de diámetro.
24. Método según una cualquiera de las
reivindicaciones 21 a 23, en el que la composición comprende entre
el 1-10% en volumen de microhilos.
25. Método según cualquier reivindicación
anterior, en el que las microesferas termoexpansibles están unidas a
una superficie de contacto de uno o más de los componentes que se
desean unir y/o separar o sobre una superficie interna de los
componentes o en una superficie de contacto del limpiador y/o
imprimador de dichos componentes.
26. Método según cualquier reivindicación
anterior, en el que la composición adhesiva que comprende las
microesferas se proporciona de una manera continua o discontinua
predefinida o en puntos en una trayectoria o un canal o una ranura
o una línea o círculos concéntricos proporcionados sustancialmente
alrededor de la periferia de una o ambas de las superficies de
contacto de los artículos que se desea unir o desprender.
27. Método según cualquier reivindicación
anterior, en el que la profundidad y amplitud o espesor y anchura de
la composición adhesiva pueden ser uniformes o pueden variar según
se requiera en áreas de la(s) superficie(s) que
necesitan unirse o desprenderse.
28. Método según cualquier reivindicación 1 ó 4,
para unir o pegar dos o más superficies entre sí que comprende:
(i) aplicar una composición adhesiva que
comprende un agente adhesivo y/o un imprimador y o una composición
limpiadora a una o más de las superficies de contacto de cada uno o
todos los artículos que van a pegarse entre sí; y
(ii) suministrar suficiente radiación térmica
y/o conducción térmica a la composición adhesiva/de imprimador a
través del contacto con una o más de las superficies de contacto de
cada uno o todos los artículos que van a pegarse entre sí en sus
superficies de contacto de modo que se provoca que una proporción de
las microesferas termoexpansibles se expanda y libere un agente de
soplado de curado a la composición adhesiva durante el proceso de
pegamiento.
29. Método para desprender o despegar dos o más
superficies que se han pegado entre sí que comprende suministrar
suficiente radiación térmica y/o conducción térmica a una superficie
que tiene recubierta sobre la misma o unida a la misma la
composición definida en cualquiera de la reivindicación 1 o la
reivindicación 4, suministrándose la energía térmica a una o más de
las superficies de contacto de cada artículo que van a
desprenderse/separarse de modo que se provoca que las microesferas
termoexpansibles aumenten de volumen y se conviertan en un activador
de presión de modo que se despegan las superficies de contacto del
sistema de adhesión.
30. Método según la reivindicación 1, para
despegar una composición adhesiva, estando presente la composición
en una superficie de contacto y estando colocada entre dos o más
superficies de cristales de vehículos o panel(es) o
pieza(s) de vehículos, comprendiendo la composición un
adhesivo o limpiador y/o imprimador y microesferas termoexpansibles
dispersadas en la misma, teniendo las microesferas un diámetro de
entre 10-50 \mum y un intervalo de temperatura de
activación de entre 110-210ºC y encapsulando al
menos un agente de soplado, efectuándose el despegamiento
exponiendo directamente las microesferas al nivel de potencia de
radiación térmica y/o energía térmica que da como resultado una
temperatura recibida por las microesferas en el intervalo de
110-210ºC.
31. Método según la reivindicación 30, que
comprende además curar la composición adhesiva que comprende
proporcionar microesferas de 30-50 \mum de
diámetro un intervalo de temperatura de activación de entre
50-100ºC, encapsulando las microesferas un agente
de curado y/o catalizador y/o activador y efectuándose el curado
mediante la exposición de las microesferas al nivel de potencia de
radiación térmica y/o energía térmica que da como resultado una
temperatura recibida por las microesferas en el intervalo de
50-100ºC.
32. Método según cualquier reivindicación 1 ó 4,
en el que las superficies pegadas son cristales o paneles o piezas
de automóviles y en el que la composición adhesiva comprende un
primer conjunto de microesferas que tienen un diámetro de entre
30-50 \mum y un intervalo de temperatura de
activación de entre 50-100ºC y un segundo conjunto
de microesferas que tienen un diámetro de entre
10-50 \mum y un intervalo de temperatura de
activación de entre 110-210ºC, estando presente el
segundo conjunto de microesferas en una superficie de contacto del
adhesivo o limpiador y/o imprimador, estando colocada la composición
entre dos o más superficies del/de los cristal(es) o
panel(es) o
pieza(s) y:
pieza(s) y:
(i) activándose el curado de la composición
exponiéndola a un primer nivel de potencia de radiación térmica y/o
energía térmica que da como resultado una temperatura recibida por
las microesferas en el intervalo de 50-100ºC; y
(ii) despegándose el sistema adhesivo en sus
superficies de contacto exponiéndolas a un primer nivel de potencia
de radiación térmica y/o energía térmica que da como resultado una
temperatura recibida por las microesferas en el intervalo de
110-210ºC.
33. Método según una cualquiera de las
reivindicaciones 30 a 32, para la retirada de cristales o paneles o
piezas de vehículos al final del proceso de vida del vehículo.
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