ES2272959T3 - Material activable. - Google Patents
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Abstract
Material expandible adhesivo, que comprende: de un 40% a un 70% en peso, con respecto al material adhesivo, de una resina epoxi; de un 30% a un 50% en peso, con respecto al material adhesivo, de un aducto epoxi/elastómero; en el que el material expandible adhesivo carece sustancialmente de EMA y EVA.
Description
Material activable.
La presente invención se refiere, de manera
general, a un material activable (por ejemplo, expandible mediante
calor) y a un método para la formación y aplicación del mismo.
Durante muchos años, la industria se ha
involucrado en el diseño de materiales tales como adhesivos,
materiales estructurales, o combinaciones de los mismos. Como
ejemplos, la industria del transporte y, en particular, la
industria del automóvil se ha involucrado en el diseño de materiales
estructurales adhesivos que no aumenten significativamente el peso
de un vehículo, que presenten resistencia adhesiva, que tengan una
elevada relación entre resistencia y peso, o similares. Sin
embargo, el diseño de tales materiales puede presentar dificultades.
Por ejemplo, puede resultar difícil diseñar e incorporar materiales
de menor peso que continúen presentando los niveles de resistencia,
adhesividad, o similares deseados. Como ejemplo adicional, los
componentes de materiales que aportan diferentes características a
los materiales pueden ser habitualmente incompatibles. Por lo
tanto, existe la necesidad de obtener materiales que superen una o
varias de dichas dificultades.
En consecuencia, la presente invención da a
conocer un material, que puede utilizarse para estanqueizar,
amortiguar, reforzar, unir estructuralmente, o similares, una serie
de estructuras. El material es normalmente un material adhesivo
expandible, y también incluye normalmente uno o varios de los
siguientes componentes: una resina epoxi; un aducto que contiene
elastómero; un material de refuerzo; una carga; un agente de
soplado; un agente de curado; un acelerador para el agente de
soplado o el agente de curado; combinaciones de los mismos, o
similares. Una resina epoxi preferente es un epoxi de bisfenol A
líquido. Un aducto que contiene elastómero preferente es un aducto
de caucho butilo-nitrilo con terminación
epoxi-carboxilo sólido. Un material de refuerzo
preferente es una fibra de aramida en forma de pulpa, que puede
ayudar en el control del flujo del material.
El material puede formarse según una serie de
protocolos. En un método preferente, los distintos componentes del
material están mezclados entre ellos en uno o varios procesos de
mezcla continuos o del tipo de lotes. Preferentemente, después de
la formación, el material es relativamente pegajoso. El material
puede aplicarse (por ejemplo, adherirse) a una serie de
estructuras, que pueden estar formadas por varios materiales, tales
como aluminio, magnesio, acero, un compuesto moldeado en láminas, un
compuesto moldeado en masa, termoplásticos, combinaciones de los
mismos, o similares. Según una realización preferente, el material
se aplica en una barra del bastidor de un vehículo automóvil, tal
como un vehículo deportivo utilitario. Además, el material puede
utilizarse en una serie de aplicaciones, tales como elementos de
unión, elementos de refuerzo, relleno de una junta entre elementos,
o similares. El material puede utilizarse para estanqueizar una
junta, evitar la formación de grietas por fatiga, adherir un
refuerzo, o similares en la barra del bastidor u otra parte del
vehículo automóvil. Preferentemente, el material y los elementos que
tienen el material aplicado
en los mismos aumentan la rigidez de los elementos en un vehículo automóvil u otro artículo de fabricación.
en los mismos aumentan la rigidez de los elementos en un vehículo automóvil u otro artículo de fabricación.
Las características y aspectos inventivos de la
presente invención resultarán evidentes mediante la lectura de la
siguiente descripción detallada, de las reivindicaciones, y de los
dibujos, de los cuales se realiza a continuación una breve
descripción:
la figura 1 es una vista en sección de una junta
de un conjunto de bastidor de un vehículo automóvil.
La presente invención se refiere a la obtención
de un material activable mejorado, y a artículos que incorporan el
mismo. El material activable se expande preferentemente mediante su
activación por calor o en otras condiciones, y a continuación se
hará referencia al mismo como material expandible. Se contempla, no
obstante, que ciertas realizaciones del material pueden ser
sustancialmente no expandibles.
Normalmente, el material expandible ayuda a
obtener un refuerzo estructural, propiedades de adhesión,
estanqueidad, amortiguación acústica, o una combinación de las
mismas, en el interior de una cavidad en o sobre la superficie de
una estructura, o en uno o más elementos estructurales (por ejemplo,
un panel de cuerpo o elemento estructural) de un artículo de
fabricación (por ejemplo, un vehículo automóvil).
El material expandible incluye:
- de un 40% a un 70% en peso de una resina epoxi; de un 30% a un 50% en peso de un aducto epoxi/ elastómero; en el que el material expandible adhesivo carece sustancialmente de EMA y EVA.
El material expandible de la presente invención
puede aplicarse a una serie de artículos de fabricación, para
aportar integridad estructural a partes o elementos de artículos,
para obtener una amortiguación acústica en los artículos o para
estanqueizar los artículos. Ejemplos de tales artículos de
fabricación incluyen, aunque no exclusivamente, dispositivos
domésticos o industriales, armarios, contenedores de almacenamiento,
edificios, estructuras, o similares. En realizaciones preferentes,
el material expandible se aplica a partes de un vehículo automóvil,
tales como elementos de la carrocería o del bastidor (por ejemplo,
una barra de bastidor de vehículo) del vehículo automóvil. Un
método de la presente invención contempla la aplicación del material
expandible en una superficie de una de las estructuras mencionadas
anteriormente en un estado no expandido o parcialmente expandido, y
la activación del material para expandirlo hasta un volumen superior
que su volumen en estado no expandido (por ejemplo, un 100%
superior, un 500% superior, un 1000% superior, un 2000% superior, un
5000% superior, o más).
Los porcentajes se refieren en este caso a
porcentajes en peso, a no ser que se indique otra cosa.
La resina epoxi utilizada en este caso se
entenderá como cualquier material epoxi dimérico, oligomérico o
polimérico convencional que contiene al menos un grupo funcional
epoxi. Los materiales de base polímero pueden ser materiales epoxi
que contienen materiales con uno o varios anillos de oxirano
polimerizables mediante una reacción de apertura de anillo. El
material estructural adhesivo incluye entre un 40% y un 70% en peso
de resina
epoxi.
epoxi.
El epoxi puede ser alifático, cicloalifático,
aromático, o similar. El epoxi puede suministrarse como un sólido
(por ejemplo, como gránulos, fragmentos, trozos, o similares) o como
un líquido (por ejemplo, una resina epoxi). El epoxi puede incluir
un copolímero de etileno o terpolímero que puede tener una
alfa-olefina. Como copolímero o terpolímero, el
polímero está compuesto por dos o tres monómeros diferentes, es
decir, moléculas pequeñas con una elevada reactividad química que
son capaces de enlazarse con moléculas similares. Preferentemente,
se añade una resina epoxi al material expandible para aumentar las
propiedades de adhesión del material. Un ejemplo de resina epoxi
puede ser una resina fenólica, que puede ser de tipo novalac u otro
tipo de resina. Otro epoxi preferente que contiene materiales puede
incluir un éter polímero epiclorhidrina de
bisfenol-A, o una resina epoxi de
bisfenol-A que puede modificarse con butadieno u
otro aditivo polimérico.
En una realización especialmente preferente, se
utiliza un aducto que contiene elastómero en la composición de la
presente invención, y preferentemente en una concentración
relativamente elevada (por ejemplo, del orden de la resina epoxi).
El híbrido epoxi/elastómero o producto de reacción está incorporado
en una cantidad del 30% al 50% en peso del material expandible.
A su vez, el propio aducto incluye en general
aproximadamente de 1:5 a 5:1 partes de epoxi por partes de
elastómero, y más preferentemente, aproximadamente de 1:3 a 3:1
partes de epoxi por partes de elastómero. El compuesto elastómero
puede ser cualquier elastómero adecuado descrito en el estado de la
técnica, tal como un elastómero termocurable. Ejemplos de
elastómeros incluyen, aunque no exclusivamente, caucho natural,
caucho estireno-butadieno, poliisopreno,
poliisobutileno, polibutadieno, copolímero
isopreno-butadieno, neopreno, caucho nitrilo (por
ejemplo, un nitrilo butil, tal como el
butilo-nitrilo con terminación carboxilo), caucho
butilo, elastómero polisulfuro, elastómero acrílico, elastómero
acrilonitrilo, caucho de silicona, polisiloxanos, caucho de
poliéster, elastómero de condensación de enlace de diisocianato,
EPDM (cauchos etileno-propileno dieno), polietileno
clorosulfonado, hidrocarburos fluorinados, y similares. En una
realización, se utiliza cacho de neumático reciclado.
El aducto que contiene elastómero, cuando se
añade al material expandible, se añade preferentemente para
modificar las propiedades estructurales del material expandible,
tales como la resistencia, tenacidad, rigidez, módulo de
elasticidad, o similares. Adicionalmente, el aducto que contiene
elastómero puede seleccionarse para hacer que el material
expandible sea más compatible con recubrimientos tales como pinturas
a prueba de agua, sistemas de imprimación u otros recubrimientos
convencionales.
Pueden añadirse uno o varios agentes de soplado
al material expandible para producir gases inertes que forman,
según se desee, una estructura de célula abierta y/o cerrada en el
material expandible. De esta manera, será posible disminuir la
densidad de los artículos fabricados a partir del material. Además,
la expansión del material ayuda a mejorar la capacidad de
estanqueidad, la capacidad de humectación del sustrato, la adhesión
al sustrato, la amortiguación acústica, combinaciones de las mismas,
o similares.
El agente de soplado puede incluir uno o varios
grupos que contienen nitrógeno, tales como amidas, aminas, y
similares. Ejemplos de agentes de soplado adecuados incluyen
azodicarbonamida, dinitrosopentametilentetramina,
4,4_{i}-oxi-bis-(bencensulfonilhidracida),
trihidracinotriacina, y N,
N_{i}-dimetil-N,
N_{i}-dinitrosotereftalamida.
También puede incorporarse un acelerador para
los agentes de soplado en el material expandible. Puede utilizarse
una serie de aceleradores para aumentar el ritmo al que los agentes
de soplado forman los gases inertes. Un acelerador del agente de
soplado preferente es una sal metálica, o un óxido, por ejemplo, un
óxido metálico, tal como el óxido de zinc. Otros aceleradores
preferentes incluyen tiazoles o imidazoles modificados y no
modificados, ureas, o
similares.
similares.
Las cantidades de agentes de soplado y de
aceleradores del agente de soplado en el material expandible pueden
variar ampliamente, dependiendo del tipo de estructura celular
deseada, de la cantidad de expansión deseada del material
expandible, de la proporción de expansión deseada, y similares.
Ejemplos de cantidades de agentes de soplado y de aceleradores del
agente de soplado en el material expandible son desde
aproximadamente el 0% en peso a aproximadamente el 5% en peso, y
están presentes en el material expandible preferentemente en
fracciones de porcentajes de peso.
En una realización, la presente invención
contempla prescindir de un agente de soplado. Por lo tanto, es
posible que el material no sea un material expandible.
Preferentemente, la formulación de la presente invención se activa
térmicamente. Sin embargo, pueden utilizarse otros agentes para
llevar a cabo la activación por otros medios, tales como
humidificación, radiación o de otra manera.
Pueden añadirse uno o varios agentes de curado
y/o aceleradores del agente de curado al material expandible. Las
cantidades de agentes de curado y de aceleradores del agente de
curado en el material pueden, al igual que los agentes de soplado,
variar ampliamente, dependiendo del tipo de estructura celular
deseada, de la cantidad de expansión deseada del material
expandible, de la proporción de expansión deseada, de las
propiedades estructurales deseadas del material expandible, y
similares. Son ejemplos de cantidades de agentes de soplado o
aceleradores del agente de curado presentes en el material
expandible entre aproximadamente el 0% en peso a aproximadamente el
7% en
peso.
peso.
Preferentemente, los agentes de curado ayudan en
el curado del material expandible mediante la reticulación de los
polímeros, de las resinas epoxi (por ejemplo, haciendo reaccionar en
exceso cantidades estequiométricas de agente de curado con los
grupos de epóxido en las resinas) o ambos. También es preferente que
los agentes de curado ayuden a termocurar el material expandible.
Son clases útiles de agentes de curado materiales seleccionados
entre aminas alifáticas o aromáticas o sus aductos respectivos,
amidoaminas, poliamidas, aminas cicloalifáticas, (por ejemplo,
anhídridos, poliésteres policarboxílicos, isocianatos, resinas de
base fenol (tales como resinas novolak de fenol o cresol,
copolímeros tales como los de terpeno fenol, polivinil fenol, o
copolímeros formaldehído de bisfenol-A, alcanos
bishidroxifenil, o similares), o mezclas de los mismos. Agentes de
curado particularmente preferentes incluyen poliaminas o poliamidas
modificadas y no modificadas, tales como trietilenotetramina,
dietilenotriamina, tetraetilenopentamina, cianoguanidina,
diciandiamidas, y similares. También puede incorporarse un
acelerador para los agentes de curado (por ejemplo, una urea
modificada o no modificada, tal como una urea bis metileno difenil,
un imidazol, o una combinación de los mismos) para preparar el
material expandible.
Aunque también son posibles tiempos de curado
más largos, es posible obtener tiempos de curado inferiores a 5
minutos, e incluso inferiores a 30 segundos, para la formulación de
la presente invención. Además, estos tiempos de curado pueden
depender de si se aplica energía adicional (por ejemplo, calor, luz,
radiación) al material, o de si el material se cura a temperatura
ambiente.
El material expandible también puede incorporar
una o varas cargas, incluyendo, aunque no exclusivamente,
materiales en partículas (por ejemplo, polvo), gránulos,
microesferas, o similares. Preferentemente, la carga incluye un
material con una densidad relativamente baja que, en general, no es
reactivo con los otros componentes presentes en el material
expandible.
Ejemplos de cargas incluyen sílice, tierra de
diatomeas, vidrio, arcilla, talco, pigmentos, colorantes, gránulos
o burbujas de vidrio, vidrio, fibras cerámicas de carbono,
antioxidantes, y similares. Dichas cargas, en particular las
arcillas, pueden ayudar a que el material expandible se nivele por
sí mismo durante el flujo del material. Las arcillas que pueden
utilizarse como cargas pueden incluir arcillas de los grupos de
caolinita, ilita, clorita, esmectita, o sepiolita, que pueden estar
calcinadas. Entre los ejemplos de cargas adecuadas se incluyen,
aunque no exclusivamente, talco, vermiculita, pirofilita, sauconita,
saponita, nontronita, montmorilonita, o mezclas de las mismas. Las
arcillas también pueden incluir cantidades menores de otros
ingredientes, tales como carbonatos, feldespatos, micas y cuarzo.
Las cargas también pueden incluir cloruros amónicos tales como
cloruro de dimetil amonio y cloruro de dimetil bencil amonio.
También puede utilizarse dióxido de titanio.
En una realización preferente, pueden utilizarse
como cargas uno o varios tipos de mineral o roca, tales como
carbonato cálcico, carbonato sódico, o similares. En otra
realización preferente, pueden utilizarse como cargas minerales de
silicatos, tales como la mica. Se ha comprobado que, además de
llevar a cabo las funciones normales de una carga, los minerales de
silicatos, y la mica en particular, han mejorado la resistencia al
impacto del material expandible curado.
\newpage
Cuando se utilizan, las cargas del material
expandible pueden incluir del 10% al 90% en peso del material
expandible. Según algunas realizaciones, el material expandible
puede incluir aproximadamente del 0,001% al 30% en peso, y de forma
más preferente, aproximadamente del 10% al 20% en peso de arcillas o
cargas similares. Una carga de tipo mineral en polvo (por ejemplo,
con un diámetro de partículas promedio de aproximadamente 0,01 a 50
micras, y de forma más preferente, de aproximadamente 1 a 25 micras)
puede comprender aproximadamente entre el 5% y el 70% en peso, de
forma más preferente aproximadamente del 10% al 20%, y de forma
todavía más preferente aproximadamente el 13% en peso del material
expandible.
Se contempla que una de las cargas u otros
componentes del material pueden ser tixotrópicos, para ayudar a
controlar el flujo del material, así como propiedades tales como la
resistencia a tracción, a compresión o a la cizalla-
dura.
dura.
Se pueden incluir también pueden incluirse en el
material expandible otros aditivos, agentes o modificadores del
rendimiento, según se desee, entre los que se puede incluir, sin
limitación, agentes resistentes a rayos UV, retardantes de la
llama, modificadores de impacto, estabilizadores térmicos,
fotoiniciadores de rayos UV, colorante, auxiliares de proceso,
lubrificantes, refuerzos (por ejemplo, fibra de vidrio cortada o
continua, cerámica, aramida o fibra carbono o similares).
Cuando se seleccionan los componentes apropiados
para el material expandible, puede ser importante conformar el
material de modo que solamente se activará (por ejemplo, en cambios
de estado como fluido, espuma, u otros) en los momentos o
temperaturas adecuados. Por ejemplo, en la mayoría de aplicaciones,
no es deseable que el material sea reactivo a temperatura ambiente,
o bien de otro modo a la temperatura ambiente en un entorno de
producción. Más usualmente, el material expandible se activa para
fluir a temperaturas de proceso superiores. Como ejemplo,
temperaturas tales como las que se dan en una planta de montaje de
automóviles pueden ser apropiadas, especialmente cuando el material
expandible se procesa junto con los otros componentes a temperaturas
elevadas o a niveles de energía aplicada superiores, por ejemplo,
durante las etapas de preparación de pintado. Las temperaturas que
se dan en muchas operaciones de recubrimiento (por ejemplo, en un
horno de curado de pintura), por ejemplo, llegan hasta
aproximadamente 250ºC o superiores.
En la presente invención, se contempla que
también puedan incorporarse en el material expandible polímeros
distintos a los descritos anteriormente, tales como termoplásticos,
por ejemplo, mediante copolimerización, mezclado, o de otra manera.
Por ejemplo, aunque no exclusivamente, otros polímeros que podrían
incorporarse de forma apropiada en el material expandible incluyen
polímeros halogenados, policarbonatos, policetonas, uretanos,
poliésteres, silanos, sulfonas, alilos, olefinas, estirenos,
acrilatos, metacrilatos, epoxis, siliconas, fenólicos, cauchos,
óxidos de polifenileno, tereftalatos, acetatos (por ejemplo, EVA),
acrilatos, metacrilatos (por ejemplo, polímero acrilato metil
etileno), o mezclas de los mismos. Otros materiales poliméricos
potenciales pueden ser o pueden incluir, aunque no exclusivamente,
polietileno, polipropileno, poliestireno, poliolefinas,
poliacrilato, poli(óxido de etileno), poli(etileniminia),
poliéster, poliuretano, polisiloxano, poliéter, polifosfacina,
poliamida, polimida, poliisobutileno, poliacrilonitrilo,
poli(cloruro de vinilo), poli(metil metacrilato),
poli(vinil acetato), poli(cloruro de vinilideno),
politetrafluoroetileno, poliisopreno, poliacrilamida, ácido
poliacrílico, o polimetacrilato.
No obstante, en realizaciones especialmente
preferentes, el material expandible carece sustancialmente de
polímeros termoplásticos o de mezclas de polímeros termoplásticos,
que pueden aumentar las temperaturas de transición al vidrio del
material. En particular, ciertas realizaciones del material
expandible carecen de polímeros termoplásticos, tales como acetatos
(por ejemplo, EVA) y acrilatos (por ejemplo, EMA). En tales
realizaciones, el material expandible está compuesto preferentemente
en más del 40% en peso por una resina epoxi, tal como un epoxi
líquido de bisfenol-A, en más del 30% en peso por un
aducto epoxi/elastómero, tal como aducto de caucho butilo nitrilo
con terminación epoxi-carboxilo sólido (CTBN), y por
una fibra, tal como una fibra de aramida en forma de pulpa. Tales
realizaciones resultan particularmente ventajosas, debido a que la
fibra de aramida en combinación con el componente
epoxi-elastómero del material expandible y con los
otros componentes permite la formación de un producto pegajoso con
una buena integridad física, sin el uso de ciertos polímeros
termoplásticos (por ejemplo, EVA o EMA), que tienden a presentar una
pobre compatibilidad en un sistema de base epoxi, y pueden reducir
la resistencia y la duración de la adhesión.
Adicionalmente, en realizaciones especialmente
preferentes, puede utilizarse un aditivo de nanoarcilla para
aumentar las propiedades de control de flujo, las propiedades
físicas, la duración de la adhesión, la resistencia a hidrólisis, y
combinaciones de las mismas o similares. La nanoarcilla puede
incluir aproximadamente del 0,1% al 4% en peso del material
expandible, de forma más preferente aproximadamente del 0,5% al 2%
en peso, y de forma todavía más preferente aproximadamente el 1% en
peso del material expandible.
\newpage
Se muestra a continuación la tabla A de ejemplos
de materiales expandibles.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
La formación del material expandible puede
llevarse a cabo según una variedad de técnicas nuevas o conocidas.
Preferentemente, el material expandible está formado como un
material de composición sustancialmente homogénea. No obstante, se
contempla que puede utilizarse una serie de técnicas en combinación
para aumentar o disminuir la concentración de ciertos componentes
en ciertas ubicaciones del material expandible.
Según una realización, el material expandible se
forma mediante el suministro de componentes del material en forma
sólida, tal como en gránulos, fragmentos y similares, en forma
líquida, o en una combinación de las mismas. Los componentes se
combinan normalmente en uno o más contenedores, tales como
recipientes grandes u otros contenedores. Preferentemente, los
contenedores pueden utilizarse para entremezclar los componentes
por rotación o de otra manera, moviendo el contenedor. A
continuación, puede aplicarse calor, presión, o una combinación de
ambos para ablandar o licuar los componentes, de modo que los
componentes puedan entremezclarse por agitación o de otra manera
para obtener una composición homogénea única.
Según otra realización, el material expandible
puede formarse por calentamiento de uno o varios de los componentes
que son, en general, más fáciles de ablandar o licuar, tales como
los materiales de base polímero, para llevar estos componentes a un
estado mezclable. A continuación, el resto de los componentes pueden
entremezclarse con los componentes ablandados.
Dependiendo de los componentes utilizados, puede
ser importante asegurar que la temperatura de los componentes
permanece por debajo de ciertas temperaturas de activación que
podrían provocar que el material expandible se active (por ejemplo,
que forme gases, fluya, o se active de otra manera), se cure (por
ejemplo, que se endurezca, se haga más rígido, o tenga otro cambo
de estado), o ambos. En particular, cuando el material expandible
contiene una agente de soplado, es particularmente deseable mantener
la temperatura del material expandible por debajo de una
temperatura que activará el agente de soplado durante la formación
del material expandible o después de que el material expandible se
haya aplicado a una superficie.
En situaciones en las que es deseable mantener
el material expandible a temperaturas inferiores, resulta deseable
mantener los componentes en un estado semisólido o viscoelástico,
utilizando presión o una combinación de presión y calor para
entremezclar los componentes del material expandible. Se ha diseñado
una serie de máquinas para aplicar calor, presión, o ambos a
materiales. Una máquina preferente es una extrusora. Según una
realización de la presente invención, se puede premezclar una serie
de componentes para formar una, dos o más premezclas, e
introducirlas en una o varias ubicaciones en una extrusora de
husillo simple o doble. A continuación, el calor y la presión
aplicados por la extrusora mezclan el material expandible hasta
obtener una única composición en general homogénea, y llevándose a
cabo todo ello preferentemente sin activar el material.
La activación del material puede incluir al
menos cierto grado de formación de espuma o burbujas en situaciones
en las que el material expandible incluye un agente de soplado.
Dicha formación de espuma o burbujas puede ayudar al material
expandible a humectar un sustrato y a formar una unión íntima con el
sustrato. No obstante, de forma alternativa, debe reconocerse que
el material expandible puede activarse para que fluya sin formación
de espuma o burbujas, y seguirá humectando el sustrato para formar
una unión íntima. Normalmente, la formación de la unión íntima
tendrá lugar, aunque no necesariamente, con el curado del material
expandible.
Ventajosamente, el material expandible de la
presente invención ha mostrado propiedades valiosas. En las pruebas,
ha presentado propiedades valiosas en cuanto a expansión,
resistencia a la cizalladura, y resistencia al pelado
("T-peel") adhesivo. La tabla B más abajo
muestra las propiedades mostradas por los materiales expandibles
con los ingredientes correspondientes mostrados en la tabla A,
aunque también indica las propiedades de otras formulaciones de los
materiales de la presente invención. La presente invención contempla
que las propiedades resultantes del material estén aproximadamente
dentro del +/- 25%, y más preferentemente del 50% de las propiedades
descritas. Las propiedades en la tabla B corresponden a materiales
que se adhirieron a sustratos con líneas de unión de
aproximadamente 0,25 mm a 0,01 pulgadas.
La formulación de la presente invención puede
aplicarse a una superficie mediante cualquier medio adecuado, tal
como por recubrimiento o extrusión. En una realización, se utiliza
un aplicador de extrusión robótico, por ejemplo, del tipo descrito
en la patente de Estados Unidos número 5.358.397.
\vskip1.000000\baselineskip
Tal como puede observarse, la resistencia a la
cizalladura permanece bastante elevada a pesar de la gran variación
en la expansión de los materiales. Además, el rendimiento en cuanto
a resistencia al pelado permanece relativamente elevado a niveles
más altos de expansión, en comparación con los sistemas de expansión
convencionales. Tales propiedades exhibidas son particularmente
ventajosas en vista de las formulaciones de los materiales
expandibles. Los materiales expandibles de la tabla A mantienen
unas buenas características de resistencia al pelado y carecen
sustancialmente de aditivos tales como flexibilizadores de epoxi
(por ejemplo, materiales acrílicos o de base uretano) y de
polímeros núcleo/funda, que podrían disminuir la adhesividad o
características de resistencia al pelado, y asimismo provocar
normalmente unas temperaturas más bajas de transición al vidrio del
material. Por lo tanto, los materiales expandibles de la presente
invención permiten obtener una flexibilidad de las temperaturas de
transición al vidrio relativamente elevadas, junto con unas
características de resistencia, adhesión y resistencia al pelado
relativamente elevadas.
En otra realización de la presente invención, se
trata una superficie exterior del material de la presente invención
para permitir que pueda manipularse sin que se produzca una
transferencia no deseada del material, tal como hacia una
superficie de la carrocería del vehículo. Por lo tanto, es posible
que la formulación pueda incluir una capa temporal (de
aproximadamente menos de 10 micras a 2 cm (por ejemplo, del orden de
aproximadamente menos de 1 mm)) que en general no sea pegajosa,
para facilitar su manipulación. Ésta puede consistir en una
película de transferencia de plástico, un recubrimiento de base
agua, un recubrimiento en polvo, u otros. Por lo tanto, la presente
invención también contempla un material adhesivo estructural
pegajoso con una superficie de manipulación que, en general, no sea
pegajosa al tacto.
Otras aplicaciones para las que puede adaptarse
o en las que podría utilizarse la presente tecnología como un
material expandible incluyen aquellas del tipo descrito en las
patentes de Estados Unidos números 6.358.584; 6.311.452; 6.296.298.
Por lo tanto, el material de la presente invención puede aplicarse a
un portador, tal como un elemento moldeado, extruído, o estampado
(por ejemplo, metales o plásticos, en forma o no de espuma)
constituyendo ejemplos de los mismos aluminio, magnesio, titanio,
acero, poliamida (por ejemplo, nylon 6 o nylon 6,6), polisulfona,
imida termoplástica, polieterimida, polietersulfona, o mezclas de
los mismos.
Haciendo referencia a la figura 1, se ilustra un
ejemplo de realización de una junta (10) entre un primer elemento
(12) y un segundo elemento (14). En la realización ilustrada, el
primer elemento (12) es una barra lateral de un vehículo automóvil,
y el segundo elemento es una barra transversal del vehículo
automóvil. No obstante, se entenderá que el material expandible de
la presente invención puede aplicarse en una serie de elementos de
una serie de artículos de fabricación. Tal como puede observarse, se
ha colocado una cantidad de material expandible (18) de la presente
invención entre una superficie (22) del primer elemento (12) y una
superficie (24) del segundo elemento (14). Con la expansión, el
material expandible (18) humecta preferentemente y se adhiere a las
superficies (22), (24) de los elementos (12), (14). De forma
simultánea o a continuación, el material expandible (18) se cura
preferentemente (por ejemplo, por enfriamiento) para formar una
espuma estructural que se fija a los elementos (12), (14) y que
permite obtener estanqueidad, amortiguación, refuerzo, o similares
de los elementos (12), (14) y/o de la junta (10).
Se ha descrito la realización preferente de la
presente invención. No obstante, una persona con conocimientos
ordinarios en la materia entenderá que ciertas modificaciones
podrían estar comprendidas en lo que se ha explicado en esta
invención. Por lo tanto, deberán estudiarse las siguientes
reivindicaciones para determinar el ámbito y contenido reales de la
invención.
Claims (11)
1. Material expandible adhesivo, que comprende:
de un 40% a un 70% en peso, con respecto al material adhesivo, de
una resina epoxi; de un 30% a un 50% en peso, con respecto al
material adhesivo, de un aducto epoxi/elastómero; en el que el
material expandible adhesivo carece sustancialmente de EMA y
EVA.
2. Material expandible adhesivo, según la
reivindicación 1, en el que el material expandible carece
sustancialmente de polímeros termoplásticos.
3. Material expandible adhesivo, según las
reivindicaciones 1 ó 2, que comprende además un refuerzo de
fibras.
4. Material expandible adhesivo, según la
reivindicación 3, en el que el material del refuerzo de fibras es
una fibra de aramida en pulpa.
5. Material expandible adhesivo, según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el material
expandible incluye un agente de curado y un agente de soplado.
6. Material expandible adhesivo, según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el aducto
epoxi/elastómero es un aducto de caucho
butilo-nitrilo con terminación
epoxi-carboxilo.
7. Material expandible adhesivo, según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el aducto
epoxi/elastómero incluye una relación entre partes de epoxi y partes
de elastómero de 1:3 a 3:1.
8. Material expandible adhesivo, según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además
nanoarcilla.
9. Material expandible adhesivo, según la
reivindicación 8, que comprende de un 0,1% a un 4,0% en peso de
nanoarcilla, con respecto al material adhesivo.
10. Material expandible adhesivo, según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende: de un
40% a un 60% en peso, con respecto al material adhesivo, de una
resina epoxi, siendo la resina epoxi sustancialmente en su
totalidad un epoxi líquido de bisfenol A; de un 30% a un 50% en
peso, con respecto al material adhesivo, de un aducto
epoxi/elastómero, siendo el aducto epoxi/elastómero un aducto de
caucho butilo-nitrilo con terminación
epoxi-carboxilo sólido (CTBN); un agente de soplado,
seleccionado del grupo que consiste en una amida y una amina; un
agente de curado seleccionado del grupo que consiste en poliamina y
poliamida; material de refuerzo de fibras, siendo el material de
refuerzo de fibras una fibra de aramida en pulpa; y de un 0,1% a un
4% en peso, con respecto al peso del material adhesivo, de
nanoarcilla; en el que el material expandible adhesivo carece
sustancialmente de polímeros termoplásticos y el material expandible
presenta una expansión superior al 100% de su tamaño original al
ser activado.
11. Material expandible adhesivo, según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que presenta una
resistencia a la cizalladura ("lap shear") superior a 13789
kPa (2000 psi).
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