ES2201711T3 - Procedimiento e instalacion para la fabricacion de capas adhesivas de contacto segmentadas y su fijacion sobre un substrato. - Google Patents
Procedimiento e instalacion para la fabricacion de capas adhesivas de contacto segmentadas y su fijacion sobre un substrato.Info
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Abstract
Procedimiento para la fabricación de capas adhesivas de contacto segmentadas y su fijación sobre un substrato utilizando un medio de reacción conteniendo polímero de inducción por irradiación y/o prepolímeros de compuestos olefínicos insaturados mediante adición de un fotoiniciador, que se caracteriza por las operaciones siguientes: - Disponibilidad del medio de reacción en ausencia de oxígeno dentro de una estación de dosificación y llenado (1). - Transporte a una estación de llenado (1), preferentemente mediante avance consecutivo intermitente, de plantillas (10) vacías con la tapa inferior (11) cubriendo la abertura (18) definitoria del segmento y llenado de las mismas en dicha estación con una cantidad dosificable del medio de reacción. - Traslado mediante transporte continuo de las plantillas (10) llenas a lo largo de un tramo (A) irradiado desde arriba con UV y solidificación del medio reactivo inducida por radiación, al menos mediante polimerización parcial. - Tras la retirada de latapa inferior (11), endurecimiento completo para formar la capa adhesiva de contacto acabada (13) durante el resto del tramo (A), en el que la reacción continua de polimerización inducida por irradiación con UV se complementa desde abajo en el tramo B. - Transporte de la plantilla (10) que contiene la capa adhesiva de contacto acabada (13) a una estación de recepción (3), en la que se separa por presión la capa adhesiva de contacto (13) de la plantilla (10) y se une a un substrato (12).
Description
Procedimiento e instalación para la fabricación
de capas adhesivas de contacto segmentadas y su fijación sobre un
substrato.
La invención se refiere a un procedimiento y una
instalación para la fabricación de capas adhesivas de contacto
segmentadas y su fijación sobre un substrato utilizando un medio de
reacción que contiene monómeros de inducción por irradiación y/o
prepolímeros de compuestos olefínicos insaturados mediante adición
de un fotoiniciador.
Las capas adhesivas de contacto segmentadas se
utilizan mucho en la práctica, p. ej. en capas adhesivas de
contacto que requieren permeabilidad al agua o a los gases. En
algunos casos también se utiliza la segmentación para ahorrar
adhesivo.
También se requiere una segmentación cuando se
pegan pequeñas superficies sobre substratos. En estos casos solo
se dota con un segmento de la capa adhesiva de contacto la
superficie a pegar.
Los procedimientos más habituales de segmentación
son el corte por troquelado, la rasqueta y la serigrafía. En
comparación, el corte por troquelado tiene el inconveniente de
producir un residuo excesivo. La utilización de rasqueta solo
permite producir espesores de capa limitados, lo cual también
sucede con la serigrafía. Este último exige, además, un trabajo
considerable de contorneado.
El documento US 5 344 681 describe un
procedimiento de segmentación, en el cual se crean segmentos
adhesivos de contacto en depresiones de un material soporte. La
extracción de los segmentos de las depresiones resulta
particularmente complicada.
Partiendo del estado de la técnica previamente
mencionado, el objetivo de la invención reside en presentar un
procedimiento y una instalación, los cuales permitan fabricar
racionalmente capas adhesivas de contacto segmentadas de cualquier
espesor y contorno deseados mediante un modo de manipulación
técnicamente sencillo, y que sean adecuados para una mecanización
de alto rendimiento utilizando mecanismos relativamente
sencillos.
Para resolver este problema, en un procedimiento
del tipo mencionado en el concepto principal de la reivindicación 1
la invención propone llevar a cabo las operaciones siguientes:
- -
- Disponibilidad del medio de reacción en ausencia de oxígeno dentro de una estación de dosificación y llenado.
- -
- Transporte a una estación de llenado, preferentemente mediante avance consecutivo intermitente, de plantillas vacías con la tapa inferior de la abertura definitoria del segmento colocada y llenado de las mismas con una cantidad dosificable del medio de reacción.
- -
- Traslado mediante transporte continuo de las plantillas llenas a lo largo de un tramo irradiado desde arriba con radiación UV y solidificación del medio reactivo inducida por radiación, al menos mediante polimerización parcial.
- -
- Tras la retirada de la tapa inferior, endurecimiento completo para formar la capa adhesiva de contacto acabada durante el resto del transporte entre un tramo superior y otro inferior de radiación UV, en el que la reacción continua de polimerización inducida por irradiación con UV se complementa desde un tramo inferior.
- -
- Transporte de la plantilla acabada, que contiene la capa adhesiva de contacto, a una estación de recepción, en la que se extrae por presión de la plantilla la capa adhesiva de contacto y se une a un substrato.
- -
- Transporte, en caso necesario, del substrato unido a la capa adhesiva mediante una cinta transportadora a una estación (no representada) de fabricación.
El procedimiento sirve para fabricar en serie de
modo racional y comparativamente sencillo capas adhesivas de
contacto segmentadas de cualquier espesor y contorno deseados
mediante un modo de manipulación técnicamente sencillo. El
procedimiento es particularmente adecuado para una instalación
íntegramente mecanizada.
Una configuración del procedimiento prevé que el
espesor de la capa adhesiva de contacto segmentada quede definida
por el espesor de la plantilla.
Además, la invención prevé que la plantilla y la
tapa inferior rechacen los adhesivos, estando hechas de material
antiadherente, o bien que las paredes internas de la abertura y de
la tapa estén recubiertas preferentemente de material
antiadherente.
Otra configuración del procedimiento prevé que la
reacción de polimerización se lleve a cabo por irradiación del
medio de reacción con luz UV o radiación de electrones y que la
luz UV proceda, preferentemente, de un láser.
El procedimiento también se caracteriza porque se
seleccionan adhesivos de contacto preferentemente a base de
acrilatos para la formación de la capa adhesiva, y porque se
utiliza particularmente una mezcla de monómeros con adición de un
fotoiniciador.
Para la polimerización puede utilizarse asimismo
un prepolímero.
Dado que el medio de reacción sufre una pérdida
de volumen durante la polimerización, la correspondiente
configuración del procedimiento prevé una adición compensatoria de
dicha pérdida al medio de reacción durante la polimerización.
Puesto que el medio de reacción hasta el momento
de la reacción de polimerización tiene que estar protegido de la
acción del oxígeno durante la manipulación, se ha comprobado la
conveniencia de crear una atmósfera inerte mediante nitrógeno
alrededor de la plantilla para aumentar el rendimiento de la
reacción.
La adición dosificada de medio de reacción a una
abertura de la plantilla no tiene que llenar imprescindiblemente la
abertura. Por tanto, el espesor del adhesivo de contacto formado
puede ajustarse regulando la cantidad a añadir. Esto significa que
el espesor del adhesivo puede ser menor que el de la plantilla, lo
cual permite variaciones entre límites relativamente amplios
durante la fabricación de la capa adhesiva de contacto sin tener
que fabricar una plantilla nueva para cada espesor.
Una instalación para la fabricación de capas
adhesivas de contacto segmentadas y su fijación sobre un substrato,
particularmente para llevar a cabo el procedimiento según la
invención se caracteriza por los rasgos constructivos
siguientes:
- -
- Una cinta o cadena transportadora sin fin para el transporte circular de las plantillas.
- -
- Una cinta soporte de funcionamiento sincrónico situada en el interior de la cinta transportadora que configura una tapa inferior por tramos de trayecto.
- -
- Un primer tramo superior irradiado por UV y a continuación, un tramo inferior irradiado por UV.
- -
- Una estación de recepción con un dispositivo de vaciado de plantillas.
Como estación receptora sirve un molinete.
En dirección del eje vertical hay un molinete
montado por encima de la plantilla a vaciar. Un pistón presiona de
abajo a arriba la cinta adhesiva contorneada, extrayéndola de la
plantilla. El molinete consta de 4 brazos montados a intervalos de
90°, contando cada uno con un pie de succión y un cilindro de aire
comprimido.
Un ciclo comienza en 0° en el depósito de
alimentación (4), en donde el aspirador recoge la pieza destinada a
dotarse de autoadhesivo. El brazo gira 90° en sentido antihorario y
llega a una estación (5), en la que se puede trabajar la
superficie (p. ej. mediante un tratamiento previo corona). Después
de 180° se sitúa la pieza en la estación de extracción a presión y
recepción (3) exactamente sobre la plantilla. Con ayuda del pistón
tiene lugar en la parte inferior la extracción conjunta de la pieza
dotada de autoadhesivo. Después de un giro adicional hasta alcanzar
los 270° se coloca dicha pieza sobre una cinta de transporte (6)
tratada con antiadherente y a continuación se somete a fabricación.
El ciclo finaliza después de un último giro de 90° y vuelve a
empezar (360° = 0°).
La instalación es comparativamente sencilla y
sirve para la fabricación continua, por medios mecánicos, de capas
adhesivas de contacto segmentadas utilizando una tecnología
sencilla.
Una configuración de la invención prevé que para
la recepción del medio de reacción, las plantillas presenten unas
aberturas que tengan formas geométricas sin restricción alguna
definitorias del segmento.
Por otra parte, una configuración de la
instalación se puede caracterizar por presentar la cinta soporte en
algunos puntos protuberancias con forma de segmento, que penetran
en las aberturas de las plantillas e impiden su llenado con la
mezcla de reacción, creando de este modo espacios libres de
adhesivo. Dichas protuberancias están tratadas con antiadherente y
ofrecen la posibilidad de crear superficies rodeadas de adhesivo
por todos lados.
Por último, la instalación prevé que las
plantillas tengan un espesor entre 0,5 y 6 mm.
De la siguiente descripción del ejemplo
aclaratorio representado esquemáticamente en los planos se
desprenden otras particularidades, características y ventajas de la
invención. La instalación representada en la figura comprende una
cinta o cadena transportadora sin fin 14 para transportar
circularmente las plantillas 10. Estas van fijadas a intervalos
opuestos predeterminados sobre la cadena de transporte 14 y
circulan en sentido horario según la flecha 19 alrededor de un par
de poleas de inversión. Cada una de estas plantillas 10 presenta
aberturas 18 definitorias de segmentos, las cuales se cierren en la
zona de la estación de llenado 1 mediante una cinta soporte 15,
formándose una tapa 11 en su parte inferior, de modo que el medio
de reacción aún líquido de la estación de
\hbox{llenado}
1 puede introducirse dosificado en cada una de las aberturas 18.
La cantidad de llenado de cada plantilla 10 se designa en la figura
con el número 20. Como puede verse, la cantidad puede ocupar solo
una parte del espesor de la plantilla, aunque según el caso también
puede llenar todo el espesor de la plantilla 10. Después de
rellenar una plantilla 10 con el medio de reacción en la estación
de carga 1, aquella pasa primero a velocidad uniforme por un tramo
2 bajo una instalación A de irradiación con luz W, y a continuación
por un tramo 2' irradiado desde arriba por una instalación A y
desde debajo por una instalación B de luz W, con lo cual el medio
de reacción expuesto por arriba y por abajo se endurece
completamente para formar la capa acabada adhesiva de contacto 13
por una reacción de polimerización continua inducida por radiación
desde arriba y desde abajo.
Como paso previo, en el punto de corte de los
tramos de transporte 2 y 2' la cinta soporte 15 sale hacia abajo
llevándose la tapa inferior 11, dejando expuesta la parte inferior
del medio de reacción a la acción de la polimerización desde la
parte de abajo.
A continuación, la plantilla 10 que contiene la
capa adhesiva de contacto acabada 13 es transportada a la estación
de recepción 3, en donde se extrae por presión la capa adhesiva 13
de la plantilla 10 con ayuda del dispositivo de vaciado 16 en forma
de pistón y se transfiere a la estación receptora 3. Tras el
vaciado de la plantilla 10 en la estación receptora 3, la capa
adhesiva de contacto 13 totalmente polimerizada se transfiere con
ayuda del dispositivo de vaciado de plantillas 16 a un brazo del
elemento de transporte en forma de molinete 17 y se retiene allí,
p. ej. mediante aspiración.
El molinete 17 recoge una cantidad no
representada en detalle de substratos 12 individuales y los
transfiere a un brazo, contando cada brazo con un pie de aspiración
y un cilindro de aire comprimido.
Un ciclo comienza en el movimiento giratorio a 0°
en el depósito de alimentación 4, del cual recoge el brazo de
succión 21 la pieza destinada a dotarse de autoadhesivo 12. A
continuación gira el brazo 90° en sentido antihorario y llega a la
estación 5, en la que puede trabajarse la superficie de una pieza
12, p. ej. mediante un tratamiento corona previo. Después de un
nuevo giro hasta 180°, la pieza 12 se sitúa en la estación receptora
3 exactamente sobre la plantilla 10, retirándose conjuntamente en
la parte inferior la pieza dotada de autoadhesivo con ayuda del
pistón de extracción 16.
Esta pieza 12 junto con la capa adhesiva de
contacto 13 se coloca, después de otro giro del brazo del molinete
hasta alcanzar los 270°, sobre una cinta de transporte 6 tratada
con antiadherente, y a continuación se somete a su fabricación.
El ciclo finaliza después de un último giro de
90° y comienza un nuevo ciclo de 360°.
La invención se ilustra mediante los ejemplos
siguientes.
A partir de
60 partes en peso de acrilato de
2-etilhexilo
30 partes en peso de acrilato de metilo
10 partes en peso de ácido acrílico
0,01 partes en peso de Irgacure 184
(1-hidroxi-ciclohexil-fenilcetona)
se prepara una solución
polímero-monómero aproximadamente al 8%. A una
longitud de onda de unos 280 nm se descompone el fotoiniciador y
comienza la reacción, la cual se interrumpe desconectando la
lámpara UV cuando se alcanza la viscosidad aproximada de 3 Pa.s. A
continuación se mezcla el prepolímero con 0,6% en peso de DPGDA
(dipropilenglicoldiacrilato) y 0,6% en peso del fotoiniciador
Irgacure 1800 (75% en peso de
1-hidroxi-ciclohexilfenilcetona y
25% en peso de óxido de bis
(2,6-dimetoxibenzoil)-2,4,4-trimetilpentilfosfina).
La viscosidad se regula mediante la adición del acrilato de
2-etilhexilo y se obtiene la mezcla reactiva
polímero-monómero, que se almacena en ausencia de
oxígeno.
Este adhesivo se dosificó en la cavidad de una
plantilla definitoria de un segmento, en la que se ha practicado
una "L". El cuerpo principal de la "L" tiene 6 mm de
ancho, los lados horizontal y vertical tienen una longitud de 20 y
30 mm respectivamente. La mencionada cavidad se fresó en una placa
de teflón de 1,5 mm de espesor.
La solución polimérica se dosifica mediante una
bomba de pistón y un tubo de aluminio (diámetro interior 2 mm) al
interior de la cavidad entre la hoja de poliéster siliconada y la
abertura ("molde L") situada encima. El molde se llena
totalmente, siendo el volumen de 0,35 cm3. La plantilla llena se
irradia durante 15 segundos con un láser UV en un espacio en
atmósfera inerte mediante nitrógeno.
Tipo: Lextra 200 (de la empresa Lambda Physik,
Gottingen), longitud de onda: 351 nm, frecuencia de impulso
5-30 Hz, potencia media 10 W, abertura de haz 30 mm
x 40 mm, polimerizando el adhesivo de contacto segmentado y
endureciéndose en gran medida. A continuación se gira la plantilla
180° y se irradia de nuevo durante 15 segundos por la cara opuesta,
endureciendo totalmente el cuerpo básico del poliacrilato
(rendimiento > 99%). Con ayuda de un troquel negativo (forma de
L con un deslizamiento de 0,05 mm) se libera la cinta adhesiva
segmentada transparente de la plantilla y se coloca sobre una lámina
de PETP siliconada. Una pieza en forma de L fabricada en PVC duro
con las mismas dimensiones se somete a un tratamiento corona previo
y se pega con la capa adhesiva de contacto segmentada, de modo que
se obtiene un elemento autoadhesivo de 1,5 mm de espesor.
La polimerización radical de substancia se
realiza igual que en el ejemplo 1.
A partir de
90 partes en peso de acrilato de
2-etilhexilo
10 partes en peso de ácido acrílico
0,02 partes en peso de Irgacure 500
se prepara una solución
polímero-monómero aproximadamente al 8%. Se ajusta
la viscosidad a 1,5 Pa. s. A una longitud de onda de unos
200-280 nm se descompone el fotoiniciador y
comienza la reacción, que al alcanza una viscosidad aproximada de
1,5 Pa. se interrumpe apagando las lámparas UV. A continuación se
mezcla el prepolímero con 0,6% de HDDA (hexandioldiacrilato) y 0,8%
del fotoiniciador Irgacure 1700 (75% en peso de
1-hidroxi-2-metil-l-fenil-propanona-1
y 25% en peso de óxido de
bis(2,6-dimetoxi-benzoil)-2,
4,4-trimetilpentilfosfina). Mediante la adición de
1,5% en peso de microesferas de vidrio huecas Q-CEL®
300 (US 4,223,087) se obtiene una mezcla cargada, dosificable y
reactiva de polímero-monómero, que se almacena en
ausencia de oxígeno. Se utiliza la plantilla en L del ejemplo 1. El
molde se llena parcialmente, siendo el volumen de 0,24 cm^{3}.
La solución polimérica se dosifica mediante una bomba de pistón y
un tubo de aluminio de presión (diámetro interno 2 mm) al interior
de la cavidad entre una lámina de poliéster siliconada y la abertura
("molde L") situada encima. El molde se llena totalmente,
siendo el volumen de 0,35 cm3. La plantilla llena se irradia
durante 30 segundos con una lámpara UV en un espacio en atmósfera
inerte mediante nitrógeno,
Tipo: Lámpara fluorescente UVA
TL-K40W/10R con reflector, potencia 40 W, longitud
de onda 315-400 nm, Philips,
polimerizando el adhesivo de contacto segmentado
y endureciendo en gran medida. A continuación se gira la plantilla
180° y se irradia de nuevo durante 15 segundos por la otra cara,
endureciendo totalmente el cuerpo básico del poliacrilato
(rendimiento > 99%). Con ayuda de un troquel negativo (forma de
L con un deslizamiento de 0,05 mm) se libera la cinta adhesiva
segmentada blanca de la plantilla y se coloca sobre una lámina de
PETP siliconada. Una pieza en L acabada de PVC duro con las mismas
dimensiones se somete a un tratamiento corona previo y se pega con
la capa adhesiva de contacto segmentada, de modo que se obtiene un
elemento autoadhesivo de 1,0 mm de espesor.
El incremento de densidad al pasar de monómero a
polímero provoca una reducción de volumen y, como consecuencia, un
ligero alabeado de la superficie superior de la capa adhesiva de
contacto segmentada. Este fenómeno puede contrarrestarse con
pequeñas dosis de agentes de expansión corrientes como levadura en
polvo o Expancel 551DU de la empresa Nobel Industries, Suecia.
El procedimiento objeto de la invención y la
instalación prevista para su puesta en práctica son sencillos,
útiles y económicos. En este sentido, la invención soluciona la
tarea planteada en principio.
Claims (15)
1. Procedimiento para la fabricación de capas
adhesivas de contacto segmentadas y su fijación sobre un substrato
utilizando un medio de reacción conteniendo polímero de inducción
por irradiación y/o prepolímeros de compuestos olefínicos
insaturados mediante adición de un fotoiniciador, que se
caracteriza por las operaciones siguientes:
- Disponibilidad del medio de reacción en
ausencia de oxígeno dentro de una estación de dosificación y
llenado (1).
- Transporte a una estación de llenado (1),
preferentemente mediante avance consecutivo intermitente, de
plantillas (10) vacías con la tapa inferior (11) cubriendo la
abertura (18) definitoria del segmento y llenado de las mismas en
dicha estación con una cantidad dosificable del medio de
reacción.
- Traslado mediante transporte continuo de las
plantillas (10) llenas a lo largo de un tramo (A) irradiado desde
arriba con UV y solidificación del medio reactivo inducida por
radiación, al menos mediante polimerización parcial.
- Tras la retirada de la tapa inferior (11),
endurecimiento completo para formar la capa adhesiva de contacto
acabada (13) durante el resto del tramo (A), en el que la reacción
continua de polimerización inducida por irradiación con UV se
complementa desde abajo en el tramo B.
- Transporte de la plantilla (10) que contiene la
capa adhesiva de contacto acabada (13) a una estación de recepción
(3), en la que se separa por presión la capa adhesiva de contacto
(13) de la plantilla (10) y se une a un substrato (12).
2. Procedimiento según la reivindicación 1, que
se caracteriza por la transferencia del substrato (12)
unido a la capa adhesiva de contacto (13) a un molinete (17) y el
traslado, si hubiera lugar, del conjunto formado por el substrato
(12) y la capa adhesiva (13) mediante una cinta de transporte (6) a
una estación de fabricación.
3. Procedimiento según las reivindicaciones 1 ó
2, que se caracteriza por establecerse el espesor de la capa
adhesiva de contacto segmentada basándose en el espesor de la
plantilla (10).
4. Procedimiento según una o varias de las
reivindicaciones 1 a 3, que se caracteriza por dotar a la
plantilla (10) y a la tapa inferior (11) de
\hbox{antiadherente}.5. Procedimiento según una o varias de las
reivindicaciones 1 a 4, que se caracteriza por recubrir las
paredes interiores de la abertura (13) y la tapa (11) con material
antiadherente.
6. Procedimiento según una o varias de las
reivindicaciones 1 a 5, que se caracteriza por realizar la
reacción de polimerización mediante irradiación del medio reactivo
con luz UV o radiación electrónica y generar la luz UV
preferentemente mediante un láser.
7. Procedimiento según una o varias de las
reivindicaciones 1 a 6, que se caracteriza por seleccionar
preferentemente adhesivos de contacto a base de acrilatos para la
formación de la capa adhesiva de contacto y por utilizar la mezcla
de monómeros con adición de un fotoiniciador, en caso
necesario.
8. Procedimiento según una o varias de las
reivindicaciones 1 a 7, que se caracteriza por utilizar un
prepolímero para la polimerización.
9. Procedimiento según una o varias de las
reivindicaciones 1 a 8, que se caracteriza por la adición de
un suplemento al medio de reacción para compensar la reducción de
volumen que tiene lugar durante la polimerización.
10. Instalación para la fabricación de capas
aditivas de contacto segmentadas y su fijación a un substrato,
especialmente para la puesta en práctica del procedimiento de la
invención, que se caracteriza por los siguientes rasgos
constructivos:
- una cinta o cadena transportadora sin fin (14)
para el transporte circular de las plantillas (10),
- una cinta soporte (15) de funcionamiento
sincrónico situada en el interior de la cinta transportadora (14)
que configura una tapa inferior (11) en un tramo del trayecto,
- un primer tramo superior (A) irradiado por UV y
a continuación un tramo inferior (B) irradiado por UV,
- una estación de recepción (3) con un
dispositivo de vaciado de plantillas (16).
11. Instalación según la reivindicación 10
- con un medio de transporte en forma de molinete
(17),
- una estación de alimentación (4) para
substratos (12) junto al molinete (17),
- una estación de trabajo (5) en la zona del
molinete (17),
- una cinta de transporte (6) tratada con
antiadherente funcionando en combinación con el molinete (17).
12. Instalación según las reivindicaciones 10 ó
11, que se caracteriza por presentar las plantillas (10)
para la recepción del medio de reacción aberturas (18), que
presentan formas geométricas definitorias de los segmentos sin
limitación.
13. Instalación según una o varias de las
reivindicaciones 10 a 12, que se caracteriza por presentar
la cinta soporte (15) en algunos puntos protuberancias con la
forma del segmento, que penetran en las aberturas (18) de las
plantillas (10) e impiden su llenado con la mezcla de reacción,
conformando de este modo espacios libres de adhesivo.
14. Instalación según una o varias de las
reivindicaciones 10 a 13, que se caracteriza por estar las
protuberancias (19) dotadas de antiadherente.
15. Instalación según una o varias de las
reivindicaciones 10 a 14, que se caracteriza por tener las
plantillas (10) un espesor entre 0,5 y 6 mm.
Applications Claiming Priority (2)
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