ES2235099T3 - Composicion elastomera soldable por alta frecuencia (af). - Google Patents

Abstract

Laminado elástico soldable con una capa intermedia compuesta de una mezcla de cloropreno y hasta un 20% en peso de partículas de poliuretano de tamaño de grano de 30 a 50 micras, quedando la región de ablandamiento de las partículas de poliuretano en 125 a 140ºC.

Description

Composición elastómera soldable por alta frecuencia (AF).

El invento se refiere a una composición elastómera reactiva y a la aplicación de dicha composición a la fabricación de un laminado y un combinado así como a la aplicación de dicho combinado.

Los elastómeros hallan una amplia aplicación en laminados a causa de sus buenas propiedades mecánicas (elasticidad, resistencia al pandeo), por ejemplo, para materiales de recubrimiento. Por lo general, tales laminados están constituidos por el tejido superior, un engomado formado por una solución, como capa intermedia, y un tejido inferior. Una unión de dichos laminados tiene lugar preferiblemente por soldadura mediante un campo de corriente alterna de alta frecuencia (soldadura de AF). Entre dos capas de laminado, se dispone una hoja de soldadura y se aproxima, por fuera, un electrodo a cada una. La frecuencia del campo de corriente alterna se modifica hasta que se alcanza un valor, con el cual se funde la hoja de soldadura y produce una unión de los laminados. Al contrario que los tejidos superior e inferior, la capa intermedia elastómera de los laminados no reacciona al campo de AF. El elastómero representa desventajosamente un aislante, que conduce a que se forme un gran campo inductivo alrededor de los correspondientes electrodos con la soldadura de AF. Si se encuentran trazas de humedad, cristales de sal u otras sustancias conductoras sobre la superficie del tejido del laminado, se acaba llegando a una fusión del tejido en esos puntos y el combinado ya no resulta utilizable. Puesto que los laminados aplicados ya representan un producto caro, es especialmente desventajosa una elevada proporción de desechos en la soldadura de AF.

Se conocen laminados a partir del documento US 5,456,976, que presentan una capa de poliuretano (PU) en vez de una capa de elastómero. El componente de PU se puede excitar bien por campos electromagnéticos a causa de sus grupos ambivalentes. Sin embargo, estos laminados no presentan las propiedades mecánicas óptimas, por ejemplo, para los techos de convertibles. El documento US 5,456,976 no entra tampoco en la soldabilidad de los laminados descritos en él. El documento EP 0688821 revela composiciones elastómeros de poliolefinas, que contienen partículas de polímero dieléctricamente reactivas.

Es problema del invento proporcionar una composición elastómera dieléctricamente reactiva, manteniéndose las buenas propiedades mecánicas del elastómero.

La solución del problema tiene lugar según el invento por una composición elastómera, en el que estén presentes pequeñas partículas de un termoplástico repartidas homogéneamente en un elastómero puro. El tamaño de las partículas no debería sobrepasar además ventajosamente los 80 \mum y quedar preferiblemente entre 30 y 50 \mum. Cuanto más uniforme sea el tamaño de grano de las partículas, tanto más homogénea resultará la influencia de la composición elastómera por un campo dieléctrico. La proporción de partículas de termoplástico en la composición elastómera debería elegirse menor de un 20% en peso. A partir del 3% en peso, se puede comprobar un notable comportamiento de la reactividad a los campos dieléctricos. A partir del 15% en peso, pierde marcadamente la composición elastómera su carácter elástico.

La selección del termoplástico se rige por el respectivo objeto de la aplicación de la composición elastómera según el invento. Generalmente, se pueden aplicar partículas de todos los termoplásticos como, por ejemplo, vinilacetato de etileno, polietileno, copoliamida, copoliéster o también elastómeros termoplásticos, por ejemplo, poliuretano. Hallan aplicación tanto poliuretanos alifáticos, como también aromáticos. Asimismo, se pueden utilizar mezclas de diversos termoplásticos en proporciones cristalinas y/o amorfas.

Los laminados con composición elastómera dieléctricamente reactiva se pueden unir estupendamente mediante soldadura de AF. Las partículas del termoplástico en la capa intermedia de ambos laminados están en disposición de absorber en la soldadura de AF una parte de la energía del campo de corriente alterna de AF. La cantidad de energía absorbida se puede controlar por la proporción de partículas amorfas o bien cristalinas del termoplástico. Cuanto mayor sea la proporción de partículas cristalinas, tanta más energía se puede absorber por las partículas de termoplástico.

La capa de elastómero entre los tejidos superior e inferior del laminado ya no actúa como una capa aislante debido a las partículas de termoplástico. Por ello, no se forma ahora ningún campo inductivo amplio alrededor de los electrodos de soldadura de AF. Un laminado semejante se comporta, pues, esencialmente de forma más positiva que un laminado, que sólo tenga un elastómero como capa intermedia. Por otro lado, un laminado con la composición elastómera según el invento presenta buenas propiedades mecánicas, por ejemplo, elasticidad y resistencia al pandeo elevadas.

Otra ventaja más del invento es el buen aspecto de la costura de la soldadura. Por la forma de los electrodos y, en especial, la frecuencia de reloj al soldar con AF se puede generar una costura ornamental decorativa.

Como elastómero, se pueden aplicar cauchos conocidos, preferiblemente cloropreno, caucho fluorado, caucho de butadieno nitrílico o caucho butílico así como silicona. Partículas de termoplástico preferidas son las partículas de puliuretanos alifáticos, poliuretanos aromáticos, polietilenos, copoliamidas, copoliésteres o vinilacetatos de etileno. La capa intermedia de un laminado puede contener adicionalmente, en la composición elastómera, materiales de relleno, agentes adherentes, pigmentos colorantes, absorbentes de UV, reticuladores, estabilizadores, ablandantes u otras sustancias como aditivos.

Un combinado de laminados con una capa intermedia dieléctricamente reactiva puede aplicarse a materiales de recubrimiento en techos de convertibles, donde se pueden soldar, por conveniencia, también ventanas de vidrio en el techo del convertible en la fabricación del combinado.

Los materiales para techos de convertibles se someten a extremadas pruebas de envejecimiento por el calor, debiendo soportar 500 horas de una temperatura de 105ºC sin que se modifiquen esencialmente sus propiedades mecánicas. Tras la selección de un termoplástico apropiado para la composición elastómera, por ejemplo, un componente de poliuretano (poliuretano aromático altamente cristalino del tipo éter), que presenta una región de ablandamiento que empieza por encima de 120ºC, se pueden fabricar laminados y, por consiguiente, materiales para techos, que satisfagan los requerimientos mencionados arriba.

Para otros casos de aplicación como, por ejemplo, aeronaves, se selecciona, por conveniencia, un componente de poliuretano alifático, que se distinguen por su alta resistencia a la luz y a los agentes atmosféricos.

Se ha representado en las figuras un ejemplo de realización en comparación con el estado de la técnica conocido hasta ahora. Las figuras muestran:

Figura 1 una representación esquemática de la combinación de dos laminados según el estado de la técnica, y

Figura 2 una representación esquemática de la combinación de dos laminados según el invento.

En la figura 1, se han representado dos laminados 9 según el estado de la técnica. Se componen, en cada caso, de un tejido 1 superior, un tejido 2 inferior y una capa 3 intermedia. Estos laminados 9 deben ser unidos por soldadura de AF para formar un material de recubrimiento para techos de convertibles. El tejido 1 superior está composición de un nitrilo poliacrílico, el tejido 2 inferior, de un poliéster. La capa 3 intermedia, que se denomina también engomado, está forma por un elastómero 8. El sistema muy reticulado del elastómero 8 se ha indicado en la representación esquemática de la figura 1. Este elastómero 8, por ejemplo, cloropreno, representa una capa aislante. Entre ambos laminados 9, se ha dispuesto una hoja 4 de soldadura. Esta conocida hoja 4 de soldadura se compone en este caso de PVC (cloruro de polivinilo) y de una banda de refuerzo. El PVC se puede excitar del mejor modo mediante un campo electromagnético y ayuda, con ello, a la formación de la unión al soldar. Desde arriba y desde abajo se aproximan, en cada caso, un eléctro 5 de soldadura y se aplica una corriente alterna de alta frecuencia (AF). Durante la soldadura, se modifica tanto la frecuencia, es decir, se aumenta, como hasta que la energía sea suficiente para fundir la hoja. Entre los electrodos y los laminados 9, se genera, con ello, un gran campo 6 inductivo, porque, a causa de las dos capas aislantes formadas por el elastómero 8, no puede producirse flujo de corriente alguno sin impedimento.

Las elevadas tensiones de campo y el amplio campo 6 conducen de forma desventajosa a que trazas de soldadura o cristales de sal, que si bien no se encuentran en la región de la costura, se encuentran en sus cercanía, se exciten por la energía del campo 6 y, a causa de su elevada conductividad, acaben conduciendo a fusiones en la superficie del laminado 9.

Se compara ahora con ella la disposición según el invento de la figura 2, entonces estará claro que aquí sólo se genera un campo 6 inductivo muy pequeño. Se han representado asimismo dos laminados 9 composiciones de tejido 1 superior, tejido 2 inferior y capa 3 intermedia, teniendo lugar la soldadura de AF poniendo en el intermedio una hoja 4 de soldadura. Como tejido 1 superior, se ha elegido asimismo un nitrilo poliacrílico y como tejido 2 inferior, un poliéster. También la hoja 4 de soldadura es comparable al estado de la técnica y se compone de PVC y una banda de refuerzo. La capa 3 intermedia se compone de la composición según el invento, a saber, de granos 7 de termoplástico, homogéneamente repartidos en el elastómero 8. La red muy entrelazada del elastómero 8 está formada por cloropreno y, como granos 7 de termoplástico, se ha aplicado un 7% en peso de un componente de poliuretano aromático del tipo éter. Las partículas elegidas de poliuretano son altamente cristalinas, tienen un tamaño de grano de 30 a 50 \mum y se ablandan en una región de fusión de 125 a
140ºC.

Si se aproximan ahora electrodos 5 de AF y se aplica un campo de corriente alterna de alta frecuencia, se necesita un flujo inductivo más pequeño para unir los dos laminados 9. Las partículas 7 de PU son excitadas por el campo electromagnético, absorben una parte de la energía del campo, por lo cual se calientan y asimismo ocurre con su entorno. Al apretar los electrodos 5, se consigue una soldadura, presentando la costura de soldadura exterior un excelente diseño de costura. La impresión de las costuras ornamentales se puede variar por medio de distintas frecuencias de reloj.

Los laminados según el invento permiten una soldadura de alta frecuencia con elevadas frecuencias de reloj, lo que tiene nuevamente influencia en la economía del proceso.

El combinado conseguido en el ejemplo descrito arriba se puede aplicar, por conveniencia, como material de recubrimiento para techos de convertibles y soporta los ensayos más rigurosos de exposición al calor.

Las formas de realización representadas y descritas arriba de una composición de elastómera dieléctricamente reactiva reproducen el objeto del invento sólo a modo de ejemplo, que en ningún caso está limitado a dichas formas de realización. Se pueden imaginar, más bien, otras configuraciones y formas de realización adicionales del objeto del invento.

Lista de números de referencia

1

Tejido superior

2

Tejido inferior

3

Capa intermedia

4

Hoja de soldadura

5

Electrodo de AF

6

Campo de corriente alterna inductivo

7

Granos de termoplástico

8

Elastómero

9

Laminado

Claims (5)

1. Laminado elástico soldable con una capa intermedia compuesta de una mezcla de cloropreno y hasta un 20% en peso de partículas de poliuretano de tamaño de grano de 30 a 50 \mum, quedando la región de ablandamiento de las partículas de poliuretano en 125 a 140ºC.

2. Laminado según la reivindicación 1, caracterizado porque se introducen partículas de un poliuretano alifático y/o aromático.

3. Laminado según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque se introducen partículas de un poliuretano con estructura cristalina y/o amorfa.

4. Laminado según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque las partículas de poliuretano tienen una región de ablandamiento reducida de, lo máximo, 20º Kelvin, preferiblemente 15º Kelvin.

5. Material de recubrimiento compuesto de un laminado según las reivindicaciones 1 a 4 con un tejido superior de nitrilo poliacrílico, con un tejido inferior de poliéster y una capa intermedia de cloropreno con partículas de un poliuretano aromático del tipo éter.