MXPA98006916A - Ventana encapsulada y proceso de fabricacion - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a una ventana encapsulada, que comprende un sustrato de vidrio y/o plástico, monolítico o laminado, proporcionado con un marco fabricado de un material plástico el cual se sobremoldea alrededor de la periferia del sustrato, caracterizado porque el marco incluye a lo largo de por lo menos parte de su periferia, una ranura esencialmente en forma de U la cual sujeta el límite del sustrato y en donde el material plástico consiste de un polímero termoplástico o de una mezcla de polímeros termoplásticos que tienen un módulo de flexión de por lo menos 1200 MPa.

Description

VENTANA ENCAPSULADA Y PROCESO DE FABRICACIÓN DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con una ventana, en particular una ventana lateral fija de un vehiculo de transporte. Las ventanas laterales fijas de vehículos de motor, en particular aquellas instaladas en la parte trasera del vehículo, tales como las luces de los cuartos traseros, se proporcionan generalmente, antes de colocarse en la carrocería, con un recorte que enmascara el borde del cristal de ventana. Para una ventana de forma dada, es posible colocar un recorte prefabricado que tenga una forma de marco que coincida con el contorno de la ventana y que sea capaz, a costa de ligeras deformaciones, de recibir el cristal de ventana el cual se va a colocar dentro del alojamiento proporcionado para este propósito. Esta técnica implica numerosos inconvenientes. En primer lugar, inevitablemente estará presente un espacio libre entre el cristal de la ventana y el marco prefabricado, lo cual se debe a sus respectivas tolerancias de fabricación, lo cual es una fuente de vibraciones cuando el vehículo se desplaza; por lo tanto es esencial sujetar los dos componentes juntos mediante unión adhesiva. Incluso después de una unión adhesiva, este espacio resulta en una colocación relativamente variable del marco con respecto al cristal de ventana lo cual provoca problemas cuando se coloca la ventana en la carrocería, el operador debe emergir favorecer ya sea la posición del cristal de ventana o la posición del marco con respecto a la abertura de la carrocería. Al colocar el cristal de ventana utilizando esta técnica por lo tanto requiera una gran cantidad de operaciones algunas veces complicadas y en consecuencia tiene un requerimiento significativo de trabajo. También se conoce cristales para ventana proporcionados con armazones periféricos so remoIdeados por el moldeo por inyección de un plástico sobre el cristal de ventana, en particular ventanas traseras de vehículos de motor. Convencionalmente, el marco consiste de un material elastomérico, el cual es termoplástico o polimerizado in si tu utilizando la técnica de moldeo de inyección de reacción (RIM) con el fin de satisfacer, además de su función de proteger los bordes de un cristal de ventana, una función sellante. Con el fin de remediar la pobre adhesión de los elastómeros habituales al sustrato de vidrio, es habitual, antes del moldeo por inyección, depositar alrededor de la región periférica del cristal de ventana un revestimiento de imprimador o apresto diseñado para formar una unión adhesiva con el elastómero. Esta operación de imprimación adicional involucra un costo adicional no despreciable en la fabricación de un cristal de ventana. La implementación de esta costosa técnica de sobremoldeo o encapsulación demuestra no ser competitiva para armazones con funcionalidad inferior, en particular aquéllas que tienen esencialmente una función protectora o estética. El objetivo de la invención es proporcionar un cristal de ventana con un marco periférico sin ningún problema en su colocación relativa, en una manera la cual sea simple, reproducible y requiera poco trabajo y sea relativamente barata. Este objetivo, así como otros los cuales aparecerán después, se obtiene de acuerdo con la invención por la técnica de sobremoldeo, utilizando, en vez de elastómeros convencionales, un material plástico rígido con el fin de formar un marco el cual sujete el borde de cristal de ventana. Inesperadamente, ha aparecido que es muy posible que el sobremoldear un plástico rígido sobre un cristal de ventana sin dañar a este último. De acuerdo con la invención, ya no se produce una unión adhesiva entre el marco y el cristal de ventana, en vez de esto, se produce una unión de sujeción mecánica debido a la rigidez del material del cual se está constituido el marco. A este respecto, el objetivo de la invención es una ventana encapsulada que comprende un sustrato de vidrio y/o plástico monolítico o laminado proporcionado con un marco fabricado de un material plástico el cual es sobremoldeado alrededor de la periferia del sustrato, caracterizado porque el marco incluye, a lo largo de por lo menos parte de su periferia, una ranura esencialmente en forma de U la cual sujeta el borde del sustrato y en donde el material plástico consiste de un polímero termoplástico o de una mezcla de polímeros termoplásticos que tengan un módulo de flexión de por lo menos 120C MPa. De acuerdo con diversas formas alternativas de la invención, el marco puede tener una ranura longitudinal continua dentro de la cual se coloca el límite del sustrato alrededor de su periferia completa, o además puede tener únicamente porciones proporcionadas con una ranura en forma de U. El número, posición y longitud de las porciones se puede determinar fácilmente por una persona familiarizada con la técnica, en base en particular en la rigidez del termoplástico utilizado o en el perfil deseado para el marco, de manera que se asegure que el marco se coloque en su lugar sobre el sustrato. Por ejemplo, cuando el espesor del material sobremoldeado es relativamente pequeño, el marco es relativamente flexible y preferiblemente proporciona segmentos que tengan una ranura en forma de U alrededor de una parte principal de la periferia del marco con el fin de evitar cualquier riesgo de desprendimiento. En contraste, un cuadro sobremoldeado grueso no será muy flexible y se obtendrá una retención satisfactoria incluso cuando algunos de estos segmentos tengan una ranura. Como se observará en lo siguiente, las ventanas de acuerdo con la invención se pueden proporcionar con marcos que tengan una gama muy amplia de secciones transversales, que tencan, en particular, además de la ranura, otras partes de forma definida las cuales se pretende que proporcionen los componentes funcionales del marco a lo largo de toda su longitud, tal como un labio longitudinal sobre el cual se limita a ciertos puntos o segmentos del marco, tales como vastagos de alineamiento o topes de colocación. De acuerdo con la invención, el marco sobremoldeado consiste de un polímero termoplástico rígido o una mezcla de polimeros termoplásticos rígidos, que opcionalmente contienen un material de relleno orgánico o inorgánico, caracterizado por un módulo de flexión, medido de acuerdo con el estándar NFT 51-001, de por lo menos 1200 MPa, preferiblemente de 1200 a 3000 MPa, y más particularmente de aproximadamente 2000 a 3000 MPa. En ciertas modalidades, en las cuales el marco en particular puede ejercer una función de refuerzo de un cristal de ventana, el módulo incluso puede alcanzar valores mucho más elevados . Esta rigidez hace posible, después de que se ha enfriado el plástico sobremoldeado, proporcionar al marco con una fuerza de sujeción suficiente para evitar que las dos partes de la U se separen y liberen el cristal de ventana. Ventajosamente, el termoplástico tiene una dureza D de por lo menos 60 y preferiblemente de 60 a 90. Es preferible que el termoplástico tenga cierto encogimiento de volumen con el fin de contribuir a la sujeción. Sin embargo, este encogimiento no debe ser tan pronunciado con el fin de evitar que se rompa el cristal de ventana de vidrio al efecto de las tensiones involucradas. Ventajosamente, el terraoplástico debe tener un encogimiento en volumen de aproximadamente 0.1 a 1%, preferiblemente de 0.1 a 0.8% y en particular de aproximadamente 0.1 a 0.5%. Existen varios polímeros termoplásticos o polímeros los cuales pueden ser utilizados de acuerdo con la invención. Se puede hacer mención, de manera más particular, como ejemplos, de un poliéster insaturado, una poliamida, en particular nylon-6 o nylon-6,6, una poliolefina tal como polipropileno, cloruro de polivinilo rígido, poliestireno, poliuretano no elastomérico, poliacetal, policarbonato, óxido de polifenileno, un copolímero de e s t i r en o / a c r i 1 on i t r i 1 o o del tipo de acrilonitrilo/butadieno/estireno y mezclas de los mismos . En la ventana de acuerdo con la invención, el marco sobremoldeado se retiene para que solidifique en el lugar justo por la fuerza de sujeción la cual se ejerce debido a su rigidez. Con el efecto de evitar posibles defectos de retención, por ejemplo, cuando el material se expande significativamente debido al efecto del calor, es posible suplementar la fuerza de sujeción mecánica por una unión adhesiva parcial entre el sustrato y el marco sobremoldeado. Por lo tanto, la invención hace uso de la posible aplicación de un imprimador de adhesión al borde de sustrato, por lo menos a lo largo de parte de su longitud, con el fin de promover la adhesión del plástico sobremoldeado únicamente en el borde del sustrato. Puesto que esta es únicamente una medida suplementaria, es suficiente limitar la imprimación al borde del sustrato. Pese a lo que se dice en el preámbulo, esta forma alternativa permanece ventajosa y como tal requiere únicamente de una aplicación aproximada del imprimador al borde del cristal de ventana, contrario a la aplicación precisa alrededor de la región marginal completa del sustrato en el caso de sobremoldeo de materiales de elastómero. La cantidad de composición de imprimador utilizada en esta forma alternativa dé la invención, por lo tanto, es considerablemente más pequeña que en la técnica anterior, y por lo tanto es posible tratar diversos sustratos al mismo tiempo mediante la aplicación de la composición de imprimador al borde de una pila completa de cristales para ventana. Por lo tanto, no se afecta sustancialmente la velocidad y costo de producción. El imprimador el cual puede ser utilizado de acuerdo con la invención puede ser de cualquier tipo conocido, en particular un imprimador basado en silano. Como se menciona previamente, el marco sobremoldeado con el cual se proporciona la ventana de acuerdo con la invención tiene, en general, una forma que se hace coincidir para el ambiente futuro de la ventana y, en particular, puede incluir diversos componentes funcionales, tales como por ejemplo, topes de colocación o componentes de fijación los cuales se pueden utilizar para colocar la ventana en una abertura. Puede haber componentes continuos presentes alrededor de toda la periferia del marco, o además componentes de longitud limitada a un segmento particular del marco lo que resulta de una modificación local de la posible sección transversal. Tales componentes funcionales pueden tener una forma la cual sobresalga más allá del cuerpo del marco, por ejemplo, con el fin de enmascarar el espacio entre el cristal de ventana y la parte inferior del rebajo o un espacio en la carrocería. En una variante ventajosa, este elemento sobresaliente tiene una estructura abierta y puede actuar como una construcción de suministrador de aire de panel trasero-lateral en la ventana. Los componentes funcionales se pueden moldear con el resto del marco en un molde que tenga una sección transversal constante o una sección variable adecuada, pero también se pueden transportar por insertos incorporados en el termoplástico inyectado dentro del molde de sobremoldeado. Estos también pueden ser componentes unidos al cuerpo del marco después de la operación de sobremoldeo, en particular fijos por una unión adhesiva. Por ejemplo, un lecho de material flexible deformable se puede colocar alrededor del perímetro del marco moldeado, lecho el cual, cuando la ventana se coloca en una abertura, será presionado contra la parte inferior del rebajo de la abertura. Este lecho, el cual no necesariamente es continuo o está presente alrededor de todo el perímetro del marco, es capaz de proporcionar por lo menos tres efectos ventajosos. Limita las vibraciones de la ventana en la abertura; reduce los problemas de ruido aerodinámico; y, cuando tiene un coeficiente de fricción suficiente sobre el rebajo, asegura que la ventana se mantiene en posición mientras se fragua el adhesivo aplicado. Un material el cual puede ser utilizado ventajosamente en este lecho es una esptima de poliuretano la cual puede ser procesada de diversas maneras, en particular mediante el vaciado, moldeo por inyección o extrusión en el marco, de un fluido o material viscoso el cual curcL in situ, o además por la unión de un lecho preextruido por medio de un adhesivo adecuado. La presencia en este marco de estos componentes funcionales, tales como una forma que sobresale de la periferia del cristal de ventana, o un componente que se une a la abertura, se vuelve posible de acuerdo con la invención en virtud de una excelente retención del marco debido a la fuerza de sujeción ejercida por el material rígido sobremoldeado sobre el sustrato. Un marco convencional, prefabricado por moldeado y después fijo sobre el sustrato, si se proporciona con componentes similares, no sería satisfactorio puesto que las fuerzas que resultan de la interacción de estos componentes con su circundante irremediablemente afectan la unión mecánica relativamente débil entre el marco y este sustrato, y como consecuencia, se tiene un riesgo elevado de desprendimiento del cuadro. La ventana de acuerdo con la invención es particularmente adecuada para muchas aplicaciones en las cuales no se requiere un sellado completo entre el cristal de ventana y el componente sobremoldeado . Tal ventana ventaj osamente puede constituir una ventana de deslizamiento para un vehículo de motor, fijo en una abertura en la carrocería por medio de un lecho aplicado de adhesivo depositado en el sustrato de vidrio real, el cuadro simplemente actúa como una guarnición y sellado entre la ventana y la abertura que se proporciona por el lecho de adhesivo mismo. El termoplástico rígido utilizado de acuerdo con la invención se puede sobremoldear utilizando el equipo estándar, utilizando las etapas convencionales: colocar el sustrato en el molde, cerrar el molde y aplicar presión al mismo, moldear por inye;cción el termoplástico en estado viscoso y, finalmente, enfriar. Un material plástico único puede ser moldeado por inyección de acuerdo con la invención, pero se pueden utilizar también varios plásticos en la técnica de moldeo por coinyección. La invención también es compatible con técnicas más complejas tales como moldeo por inyección ayudado por gas (GAIM) . De acuerdo con este proceso, se inyecta un gas inerte, típicamente nitrógeno, al mismo tiempo que el material plástico de manera que forme un canal, o por lo menos burbujas, en el plástico inyectado con el fin de obtener un marco hueco y por lo tanto ahorrar una cantidad no despreciable de plástico. El ajuste de los parámetros de moldeo por inyección en GAIM sin embargo, muy difíciles y con frecuencia sucede que una burbuja de gas se pone en contacto con el sustrato. Con los elastómeros normalmente utilizados para sobremoldeo sobre vidrio, esta situación resulta en una pérdida de adhesión del marco al sustrato lo cual es altamente desfavorable para la integridad de la ventana sobremoldeada. Este inconveniente desaparece en la presente invención puesto que la rigidez del marco sobremoldeado compensa cualquier posible carencia de material debido a defectos de inyección de gas . En general, una persona familiarizada será capaz de determinar, de una manera conocida per se, los parámetros principales de moldeo por inyección, tomando en consideración las propiedades rehológicas mecánicas del material termoplástico. De acuerdo con la invención, la etapa de enfriamiento es relativamente crítica puesto que es durante el enfriamiento que el 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 ventajosamente se debe adaptar a cada termoplástico en base a su encogimiento en volumen durante el enfriamiento, de manera que no someta al sustrato sobremoldeado a tensiones las cuales puedan provocar el riesgo de debilitamiento o incluso de ruptura. La velocidad de enfriamiento y el gradiente de temperatura en el molde son otros parámetros a considerar. A este respecto, la invención proporciona un proceso de sobremoldeo (encapsulación) mejorado que comprende una etapa de inyección de un material termoplástico en un molde en el cual se ha colocado de antemano el sustrato, seguido por una etapa de enfriamiento, caracterizada porque el tratamiento de calor aplicado al material termoplástico durante la etapa de enfriamiento se ajusta localmente de manera que se controla el encogimiento en volumen del termoplástico en cada punto sobre el marco sobremoldeado . En particular, la temperatura del molde ventajosamente será controlada en la etapa de enfriamiento al proporcionar, por ejemplo, canales de enfriamiento colocados adecuadamente en el molde con el fin de imponer temperaturas diferentes, y por lo tanto grados diferentes de encogimiento, alrededor del perímetro del marco. De esta manera, es posible crear tensiones de sujeción las cuales varíen a lo largo del marco y por lo tanto ajustar la fuerza de la unión entre el marco y el sustrato en cada punto, en este último. Otras ventajas y características de la invención aparecerán a la luz de la descripción detallada que sigue, proporcionada con respecto a los dibujos anexos, en los cuales: la figura 1 representa una vista en sección transversal de una primera ventana de acuerdo con la invención; la figura 2 representa una vista en sección transversal de una segunda ventana de acuerdo con la invención; la figura 3 representa una vista en sección transversal de una tercera ventana de acuerdo con la invención.

La ventana 1 que se muestra en la figura 1 se pretende que se fije por unión adhesiva en un panel 2 lateral trasero de un vehículo de motor por medio de un lecho aplicado de adhesivo 3. Comprende un sustrato 4 de vidrio que tiene, en su cara, volteada hacia el interior de la carrocería, una capa 4a de preparación, tal como una capa de esmalte opaco al cual se adhiere el lecho de adhesivo 3, y un marco 5 periférico obtenido por sobremoldeo de un material termoplástico rígido. A manera de un ejemplo particular de un termoplástico rígido, se puede hacer mención en particular de cloruro de polivinilo rígido que tenga un módulo de flexión (de acuerdo con el estándar NFT 51-001) de aproximadamente 2000 MPa, una dureza Shore D de aproximadamente 70 grados y un encogimiento en volumen de 0.3%. El marco 5 tiene una parte de sección transversal en forma de U dentro de la cual se coloca el límite 6 del sustrato 4, esta parte en forma de U define una ranura longitudinal, la parte inferior 7 y las dos paredes 8 y 9 laterales de las cuales están en contacto con el límite 6. El marco 5 también incluye una parte 10 de proyección en forma de un labio el cual se extiende al exterior del sustrato 4 y enmascara la parte inferior del rebajo fabricada en el panel 2 lateral trasero. La figura 2 muestra una forma alternativa de la invención en la cual se fabrica una unión adhesiva entre el marco y el borde del sustrato. La ventana 11, que se muestra fija en un panel 12 lateral trasero por medio de un lecho de adhesivo 13, comprende un sustrato 14 de vidrio el cual tiene un revestimiento 14a opaco alrededor de la periferia de su cara interna y el borde del sustrato de vidrio se cubre con un imprimador 15 de preparación basado en silano, y un marco 16 cuya sección transversal tiene una parte en forma de U dentro de la cual se coloca el límite del sustrato 14, esta parte en forma de U define una ranura longitudinal cuya parte inferior 17 está en contacto con la capa de imprimador 15. Aunque el termoplástico es moldeado por inyección con el fin de formar el perfil 16, el material termoplástico interactúa químicamente con la capa de imprimador aplicada al borde del sustrato y se genera una unión adhesiva entre la parte inferior 17 de la ranura y el sustrato por medio de la capa 15. En contraste el termoplástico constituye las dos paredes laterales 18 y 19 de la ranura en forma de U y no interactúa químicamente con las superficies no tratadas del sustrato 14 de manera que después de enfriar, las dos paredes 18 y 19 ejercen meramente una acción mecánica de sujeción sobre las superficies del sustrato debido a la rigidez del termoplástico. En la forma alternativa que se muestra en la figura 2, el perfil 16 incluye además un refuerzo 20 longitudinal diseñado para limitar la expansión del lecho aplicado de adhesivo 13 utilizado para fijar la ventana al panel lateral trasero.

En otra modalidad alternativa, el refuerzo 20 puede ser sustituido por topes de colocación separados, diseñados para fijar la distancia entre la ventana 11 y la carrocería. La figura 3 ilustra otra modalidad de la invención en la cual el sustrato de vidrio se sujeta en el marco de una manera que ya no es continua alrededor de su periferia, sino discontinua, únicamente en ciertos segmentos en el marco. La ventana 21, mostrada como en los ejemplos previos unida adhesivamente a un rebajo 22 por un lecho de adhesivo 23, por lo tanto comprende un sustrato 24 de vidrio y un marco 25 el cual se extiende alrededor de la periferia del sustrato 24, que alternativamente cubre dos y tres caras de la región 26 marginales de la última. Por lo tanto, el marco 25 comprende segmentos de sección transversal en forma de U que alternan con segmentos que tienen una sección transversal en forma de L. La sección mostrada en la figura 3 se produce a través de un segmento que tiene una sección transversal en forma de U la cual el marco comprende tres paredes 27, 28, 29 en contacto respectivo con la cara externa, el borde y la cara interna del vidrio. A lo largo de este segmento, se sujeta la región 26 marginal del sustrato en la ranura rígida formada por estas tres paredes . La parte de marco mostrada hacia la parte trasera del plano de la sección comprende un segmento largo que tiene dos paredes en forma de L en contacto con la cara exterior y con el borde del cristal de ventana, y otro segmento más corto, que nuevamente tiene una sección transversal en forma de U, con una pared 29 en contacto con la cara interior del sustrato. Además, la ventana 21 incluye un lecho 30 flexible, por ejemplo, fabricado de espuma de poliuretano, unido adhesivamente a la cara externa de la pared 28 del marco 25 y que sirve para amortiguar las vibraciones y el ruido aerodinámico cuando el vehículo proporcionado con la ventana 21 viaja. Además, este lecho hace posible en virtud, de la fricción ejercida en el rebajo 22, mantener la ventana 21 en su lugar durante el tiempo de fraguado del lecho aplicado del adhesivo 23. Se notará que el marco 25 permanece perfectamente en su lugar sobre el sustrato 21 tanto durante esta operación de aplicación como durante el uso subsecuente del vehículo, pese a las fuerzas las cuales serán transmitidas al mismo por el lecho 30. La invención, la cual se acaba de describir en el caso de una ventana para vehículo de motor, no se limita de manera alguna a esta modalidad, sino que es adecuada para muchos otros tipos de ventanas.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Una ventana encapsulada, que comprende un sustrato de vidrio y/o plástico, monolítico o laminado, proporcionado con un marco fabricado de un material plástico el cual se sobremoldea alrededor de la periferia del sustrato, caracterizado porque el marco incluye a lo largo de por lo menos parte de su periferia, una ranura esencialmente en forma de U la cual sujeta el límite del sustrato y en donde el material plástico consiste de un polímero termoplástico o de una mezcla de polímeros termoplásticos que tienen un módulo de flexión de por lo menos 1200 MPa.

2. La ventana de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el material plástico consiste de un polímero termoplástico o una mezcla de polímeros termoplásticos que tienen un módulo de flexión desde 1200 hasta 3000 MPa.

3. La ventana de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el material termoplástico tiene una dureza Shore D de por lo menos 60 y preferiblemente de 60 a 90.

4. La ventana de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el material termoplástico tiene un encogimiento en volumen desde 0.1 hasta

5. La ventana de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el polímero termoplástico se elige de poliamida, polipropileno, cloruro de polivinilo, poliestireno y terpolímero de acrilonitrilo-butadieno-estireno y mezclas de los mismos.

6. La ventana de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el borde del sustrato es revestido por lo menos parcialmente con un imprimador de adhesión.

7. La ventana de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el marco sobremoldeado incluye por lo menos un componente funcional, en particular un componente de colocación o fijación el cual puede ser utilizado para colocar la ventana en una abertura.

8. La ventana de conformidad con la reivindicación 7 precedente, caracterizada porque el componente funcional es transportado por un inserto incorporado en el termoplástico sobremoldeado . y - 19 -

9. La ventana de conformidad con la reivindicación 7 precedente, caracterizada porque el componente funcional es un lecho flexible unido adhesivamente al perímetro del marco. 5

10. Un proceso para fabricar una ventana de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque incluye la etapa de inyectar un material termoplástico en un molde en el cual se ha colocado de antemano el sustrato, seguido por una etapa de enfriamiento, caracterizada porque el 0 tratamiento por calor aplicado al material termoplástico durante la etapa de enfriamiento se ajusta localmente de manera que se controla el encogimiento en volumen del termoplástico en cada punto del marco sobremoldeado .