ES2290105T3

ES2290105T3 - Cristal para ventana de un elemento fijado por adherencia.

Info

Publication number: ES2290105T3
Application number: ES01830359T
Authority: ES
Inventors: Luigi Capriotti; Salvatore Colicino; Ciro Paudice; Michel Bremont; Pascal Camus; Mathias Hansel; Philippe Jeantet; Frederic Laure
Original assignee: RAYBOND Sarl; Pilkington Italia SpA
Current assignee: RAYBOND Sarl; Pilkington Italia SpA
Priority date: 2001-06-01
Filing date: 2001-06-01
Publication date: 2008-02-16
Anticipated expiration: 2021-06-01
Also published as: US20030017314A1; DE60129456T2; US6803111B2; ATE367278T1; EP1334855A1; DE60129456D1; EP1334855B1

Abstract

Cristal para ventana (1) que comprende una lámina de cristal (2) con una placa de montaje (3, 4) unida a la misma mediante adhesivo (41), caracterizado porque los coeficientes de dilatación térmica de la placa de montaje y de la lámina de cristal son diferentes, y porque el adhesivo se dispone como mínimo en dos zonas discretas (22, 32) de la placa de montaje, de manera que dicha placa de montaje quede unida a la lámina de cristal a través de dichas zonas discretas.

Description

Cristal para ventana dotado de un elemento fijado por adherencia.

La presente invención se refiere a un cristal para ventana que comprende una lámina o panel de cristal dotado de un elemento unido al mismo mediante adhesivo. De manera más particular, el cristal para ventana puede ser utilizado para una ventana de un vehículo, y dicho elemento puede ser una placa, especialmente una placa de montaje para un accesorio o una pieza de equipamiento auxiliar a dicha ventana, por ejemplo un conjunto de limpiaparabrisas, un elemento de bloqueo o pasador, o un montante de soporte para una ventana con capacidad de apertura.

A lo largo de los años, la cantidad de equipamiento proporcionado en vehículos, especialmente en automóviles, ha ido en creciente aumento. Además, los fabricantes de vehículos han desarrollado una preferencia por componentes para el vehículo que forman grandes conjuntos, incorporando varios componentes menores, dado que facilitan la incorporación en el vehículo en la línea de montaje. En consecuencia, existe la necesidad creciente de accesorios o equipamientos auxiliares que puedan ser acoplados a láminas de cristal (normalmente láminas de cristal curvadas que están endurecidas o laminadas), y en consecuencia también existe la necesidad de que dichos accesorios estén incluidos como parte integral del cristal para ventana suministrado al fabricante de vehículos.

El documento FR 2 738 194 da a conocer una luz de frenado para montaje superior en un vehículo, que comprende un cuerpo alargado que tiene dos puntos de posicionamiento adyacentes a los extremos del mismo, que están dotados con brazos curvados que terminan en placas de posicionamiento. Dichas placas pueden ser flexibles, y pueden unirse a la ventana posterior del vehículo.

El documento EP 368 728 da a conocer la unión de una placa a una lámina de cristal mediante adhesivo, en la que la totalidad de la superficie de la placa es cubierta con material adhesivo, y existen orificios en el cristal para aumentar el área superficial del cristal cubierto con adhesivo, y a efectos de proporcionar un punto de anclaje mecánico para el adhesivo. Sin embargo, la perforación de orificios en el cristal es una solución lenta y costosa; requiere que se disponga de equipamiento adicional en la línea de procesamiento del cristal para llevar a cabo la perforación, reduce la velocidad de producción, y los orificios debilitan el cristal. Por dichas razones resulta deseable minimizar la cantidad de orificios que serán perforados en un cristal para ventana, y de hecho es preferible evitar totalmente la utilización de dichos orificios.

Por supuesto, es posible unir elementos a la superficie de una lámina de cristal sin necesidad de uno o más orificios, pero en dicho caso existen límites estrictos para el tamaño del elemento que será unido, y también para el peso o fuerza aplicada que la unión adhesiva puede soportar. Cuando se desea unir un elemento de mayor tamaño a un cristal, o colocar un peso o fuerza aplicada más grande, no es satisfactorio simplemente aumentar la superficie de aplicación del adhesivo a causa de una gran variedad de inconvenientes. Cuando se utiliza un adhesivo estructural, es decir un adhesivo rígido, no elástico, sucede que a medida que aumenta el tamaño del área de adhesivo, existe un aumento de la tendencia a la rotura del cristal, o de que se produzcan daños en la placa que será adherida. Este hecho se produce como resultado de la diferencia entre los coeficientes de dilatación térmica del cristal y del material que compone la placa, que resulta en la generación de esfuerzos cuando el cristal para ventana es sometido a variaciones de temperatura. Mientras que los adhesivos elásticos son capaces de soportar un cierto grado de dilatación térmica diferencial gracias a su flexibilidad, el mero hecho de que sean flexibles implica que no son apropiados para aplicaciones en las que existe una estricta tolerancia para el posicionamiento del elemento a adherir, o cuando dicho elemento debe ser montado de manera rígida e inmóvil. Sería deseable aliviar los problemas asociados con los adhesivos estructurales a efectos de ser capaces de explotar su gran fuerza de unión, y su mayor adaptabilidad en aplicaciones que requieren un alto grado de precisión y seguridad de posicionamiento.

Se ha encontrado de manera inesperada que la disposición de múltiples zonas de adherencia, en lugar de una zona relativamente grande, reduce la probabilidad de rotura del cristal vinculada a la presencia del objeto unido al cristal, y proporciona un mayor rendimiento global.

En consecuencia, la presente invención está definida por las características de la reivindicación 1.

Preferentemente, el adhesivo es un adhesivo estructural, es decir un adhesivo rígido, inelástico y no deformable una vez que ha fraguado. Los adhesivos estructurales son capaces de soportar cargas de gran magnitud, que pueden ser mayores que el peso de las partes que han sido unidas.

Generalmente, el material del cual está compuesta la placa de montaje (normalmente metal) tiene un coeficiente de dilatación térmica distinto al del cristal al que está unido.

También resulta preferente que las zonas de material adhesivo sean seleccionadas de manera que estén en lados opuestos del centro de gravedad global de la placa de montaje junto con cualquier elemento acoplado a dicha placa de montaje. De esta manera, se minimiza el par de fuerzas ejercido sobre los puntos de adhesión por la placa de montaje y el elemento acoplado.

La presente invención además da a conocer un método para unir una placa de montaje a un cristal para ventana mediante la utilización de adhesivo, tal como queda definido en la reivindicación 12.

La presente invención será descrita con mayor detalle a través de las siguientes realizaciones, que son dadas a modo de ejemplo y no constituyen limitación, haciendo referencia a los dibujos adjuntos en los que:

La figura 1 muestra un cristal para ventana que soporta dos tipos de elementos que están unidos de acuerdo con la presente invención;

La figura 2 es una vista en la misma dirección que la figura 1, que muestra con gran detalle uno de los elementos de la figura 1;

La figura 3 también es una vista en la misma dirección que la figura 1, que muestra con gran detalle el segundo tipo de elemento; y

la figura 4 es una vista en perspectiva del elemento de la figura 3.

La figura 1 muestra un cristal para ventana (1) que comprende una lámina de cristal (2) dotada de elementos (3), (4) unidos a la misma. Cada uno de dichos elementos tiene como mínimo una superficie que se corresponde en forma substancialmente a la forma de la zona de unión de la lámina de cristal. En la mayoría de los casos la lámina de cristal tiene una curvatura moderada, y por lo tanto el elemento tiene una superficie plana o aproximadamente plana. En las realizaciones mostradas, cada elemento tiene forma de placa generalmente plana. Preferentemente, la placa está compuesta de metal, por ejemplo acero dulce con un tratamiento superficial anticorrosivo apropiado, tal como la aplicación de pintura, recubrimiento en polvo o plateado.

La figura 2 muestra con detalle ampliado una placa (3). De hecho es una placa de montaje para un conjunto de limpiaparabrisas completo, es decir incluyendo el motor de accionamiento del limpiaparabrisas y los engranajes necesarios. La placa incluye montantes roscados (20) para montar el conjunto de limpiaparabrisas, y un orificio (21) a través del cual sobresale el husillo del limpiaparabrisas (existe un orificio correspondiente en la lámina de cristal). Los tres círculos representados por línea de trazos indican zonas discretas (22) a las cuales será aplicado el adhesivo que unirá la placa (3) a la lámina de cristal (2). Cuando el conjunto de limpiaparabrisas es acoplado a la placa, el motor (el componente más pesado) es posicionado hacia el extremo izquierdo, de acuerdo con la vista de la figura 2. En consecuencia, se disponen dos montantes (20) y dos puntos de acoplamiento adhesivo (22) en el extremo izquierdo de la placa. Los dos puntos de adhesión de la izquierda están posicionados en lados opuestos del centro de gravedad global o neto de la placa y del conjunto limpiaparabrisas de manera conjunta, reduciendo de este modo el par de fuerzas ejercido sobre los puntos de adherencia, es decir, se reduce la exigencia mecánica sobre el adhesivo. Debe indicarse en este sentido que la placa mide aproximadamente 350 mm por 120 mm, y el conjunto limpiaparabrisas puede tener un peso del orden de los 1500 g. Tal como será explicado con mayor detalle a continuación, resulta preferente la utilización de un espesor final de material adhesivo de 0,2 mm, y los círculos (22) representan de hecho rebajes en la placa que están adaptados para recibir dicho adhesivo.

La figura 3 muestra una segunda realización del elemento designado con el número (4), que nuevamente es en esencia una placa de montaje. La placa (4) es mostrada en perspectiva en la figura 4. El cristal para ventana (1) es de hecho una ventana posterior con apertura para un vehículo, que está montada de manera pivotante mediante elementos de articulación (no mostrados) dispuestos en el borde superior, y las placas (4) son puntos de montaje para montantes de soporte, hidráulicos y telescópicos, que soportan la ventana en posición abierta. Cada montante de soporte está acoplado a una junta esférica (40) acoplada a una placa, pudiéndose ver dicha junta esférica en la figura 4. La figura 3 muestra la base de la placa, es decir, el lado opuesto a la junta esférica, e incluye dos zonas (32) a las cuales se aplica el material adhesivo. El adhesivo en sí mismo es mostrado en la figura 4, y es designado con el número de referencia (41). La placa (4) mide 80 mm por 40 mm.

La presente invención resulta más relevante para adhesivos estructurales. Preferentemente, el adhesivo es aplicado previamente a las placas, es decir, es aplicado en un momento anterior, posiblemente en un lugar diferente. El adhesivo sólido puede ser dotado con una forma previa para ajustarse a la placa antes de la aplicación, por ejemplo puede ser aplicado en forma de tabletas, que son recibidas en los rebajes (22), (32). De manera más preferente, las placas son compradas a un proveedor con tabletas de adhesivo no adherente al tacto aplicado previamente; un proveedor apropiado es A. Raybond SARL de 68300 Saint Louis, Francia.

El término "no adherente al tacto" hace referencia a un adhesivo sólido que no es pegajoso al tacto, facilitando de este modo su manipulación. Dichos adhesivos sólo se vuelven pegajosos después de ser activados, y este término hace referencia a cualquier proceso que vuelve pegajoso un adhesivo, iniciando el proceso de adhesión. El término activación también hace referencia a la iniciación del curado en un adhesivo previamente inerte; puede incluir la fusión del adhesivo (como mínimo en su superficie), la iniciación de una reacción química dependiente del calor, o la eliminación o destrucción de una barrera que separa dos reactivos. La activación puede ser llevada a cabo justo antes, o después, del posicionamiento de las placas en la lámina de cristal.

Un adhesivo preferente para la presente invención es una composición a base de poliéster/isocianato tal como Techbond PUR de A. Raybond SARL. En este tipo de composición, los reactivos de poliol e isocianato son premezclados en proporción estequiométrica, pero el isocianato está recubierto o microencapsulado para impedir que haga contacto con el poliol. La aplicación de calor activa el adhesivo destruyendo, por ejemplo fundiendo, la membrana de recubrimiento o encapsulamiento y permitiendo que el componente con isocianato entre en contacto con el poliol circundante, de manera que se inicie la reacción de curado. Este adhesivo no requiere un imprimador, y contiene pequeñas cuentas incompresibles e inertes, por ejemplo de cristal, por razones que serán explicadas a continuación.

Con este tipo de adhesivo, rápidamente se obtiene una fuerza de unión inicial suficiente para mantener la placa en posición a medida que el adhesivo se enfría, por ejemplo en un tiempo menor a 1 minuto. Dependiendo de la composición, la resistencia total se alcanza dentro de un tiempo de curado de 30 minutos, 1 hora, 2 horas o de 3 a 5 horas, pero esto puede suceder mientras que los cristales para ventana están en tránsito hacia el establecimiento del fabricante de vehículos.

El térmico "tiempo de curado" debe entenderse con un sentido práctico; a pesar de que teóricamente la polimerización de dichos adhesivos puede ser lenta en sus etapas finales de modo que el adhesivo no alcanza nunca el 100% de polimerización, a efectos prácticos la curación completa se logra relativamente rápido, tal como ha sido indicado anteriormente en el presente documento. La consideración práctica es determinar si la unión ha alcanzado un porcentaje suficiente de su resistencia final para permitir que elemento (motor de limpiaparabrisas, etc.) sea montado en la placa.

Tal como ha sido mencionado anteriormente, el adhesivo preferente está disponible en forma de tabletas. Las tabletas de 24 mm de diámetro (designadas como "Nº 2") son recomendadas para la placa de junta esférica (4), y las tabletas de 35 mm de diámetro ("Nº 3") son recomendadas para la placa del limpiaparabrisas (3). Resulta preferente que las zonas de adhesión (22), (32) estén separadas una distancia comparable, preferentemente como mínimo igual, al diámetro de dichas tabletas.

El procedimiento mediante el cual se lleva a cabo la unión se describe a continuación. Primero, el cristal es limpiado de manera habitual, por ejemplo con alcohol isopropílico, Betaseal VP-04604 u otro agente limpiador apropiado. Dado que el proceso de unión es llevado a cabo a alta temperatura, el cristal es precalentado hasta alcanzar los 80ºC aproximadamente para evitar un shock térmico.

Para una producción rápida con un tiempo de ciclo mínimo, la unión es llevada a cabo preferentemente en una celda automatizada, estando dotado el robot de un cabezal de prensado en caliente que posiciona la placa de manera precisa con respecto al cristal, y los prensa uno contra el otro para que el adhesivo esté en contacto íntimo con la placa y la lámina de cristal. Resulta deseable alcanzar una temperatura dentro del rango entre 140ºC y 160ºC en la interfaz entre el cristal y el adhesivo, y lograrlo lo más rápidamente posible. En consecuencia, el cabezal de prensado puede mantenerse a una temperatura dentro del rango entre 180ºC y 270ºC, dependiendo de la masa térmica de la placa, y de la temperatura máxima que pueda soportar (incluyendo los recubrimientos superficiales, tal como por ejemplo la pintura). Naturalmente, cuanto más caliente esté el cabezal de prensado, más rápidamente se calentará la placa.

El cabezal de prensado se mantiene en contacto con la placa durante unos pocos segundos, por ejemplo entre 2 y 5 segundos, y luego es eliminado. Las tabletas de adhesivo suministradas por A. Raybond tienen un espesor inicial de 2 mm, y el adhesivo es prensado hasta que ha reducido su espesor hasta 0,2 mm. Disponiendo cuentas incompresibles de 0,2 mm de diámetro en el adhesivo, actuando como "tope de final" para la etapa de prensado, se asegura el mantenimiento del espesor final de adhesivo en cada aplicación. La fuerza de unión aumenta rápidamente, y el 50 a 80% de la fuerza de unión máxima puede alcanzarse dentro del lapso de un minuto. La lámina de cristal es eliminada de la celda y dejada enfriar, produciendo un tiempo de ciclo del orden de unos pocos minutos. Tal como ha sido mencionado anteriormente, la fuerza de unión máxima puede alcanzarse en un tiempo de 1, 2 ó 4 horas, dependiendo de las condiciones particulares. Esto es substancialmente más rápido que otros adhesivos apropiados para esta aplicación, dado que requieren 2 ó 3 días para estar curados completamente.

Claramente, los coeficientes de dilatación térmica del cristal y el metal son diferentes. Dado que la placa de metal puede tener una longitud máxima de como mínimo unos 70 mm, posiblemente de unos 100 mm o incluso 150 mm, se producirá una diferencia marcada en la contracción lineal entre la placa y la parte de la lámina de cristal a la cual está unida. Además, dado que el cristal para ventana es sometido a variaciones de temperatura durante el servicio, la diferencia puede aumentar o disminuir. Mientras que una lámina de cristal puede ser propensa a romperse cuando una placa es unida de manera continua al cristal a lo largo de la mayor parte de la longitud de dicha placa, la tendencia a la rotura disminuye en gran medida cuando la placa es unida en una serie de puntos discretos, tal como ha sido descrito en el presente documento.

Además de los elementos de equipamiento descritos previamente, la presente invención también es apropiada para unir al cristal elementos similares, tal como mangos, cerraduras (pestillos, o bombillos de cerraduras accionados mediante llave), luces de frenado o alerones traseros. Dichos elementos pueden pesar como mínimo 500 g, posiblemente como mínimo 1000 g, y por lo tanto es necesario un sistema de unión estructural de alta resistencia tal como el descrito en el presente documento para asegurar la fiabilidad de servicio de dicha unión.

Claims

1. Cristal para ventana (1) que comprende una lámina de cristal (2) con una placa de montaje (3, 4) unida a la misma mediante adhesivo (41), caracterizado porque los coeficientes de dilatación térmica de la placa de montaje y de la lámina de cristal son diferentes, y porque el adhesivo se dispone como mínimo en dos zonas discretas (22, 32) de la placa de montaje, de manera que dicha placa de montaje quede unida a la lámina de cristal a través de dichas zonas discretas.

2. Cristal para ventana (1), según la reivindicación 1, en el que el adhesivo es un adhesivo estructural (41).

3. Cristal para ventana (1), según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que las zonas de adhesivo (41) están en lados opuestos del centro de gravedad global de la placa de montaje (3, 4) teniendo en cuenta cualquier elemento acoplado a dicha placa de montaje (3, 4).

4. Cristal para ventana (1), según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la longitud máxima de la placa de montaje es como mínimo de 70 mm, preferentemente de 100 mm, y de manera más preferente como mínimo de 150 mm.

5. Cristal para ventana (1), según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el peso de la placa de montaje (3, 4), junto con cualquier elemento acoplado a la misma, es como mínimo 500 g y preferentemente 1000 g.

6. Cristal para ventana (1), según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la placa de montaje (3, 4) está destinada para un conjunto de limpiaparabrisas que incluye un motor de accionamiento de limpiaparabrisas.

7. Cristal para ventana (1), según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el cristal para ventana está montado de forma pivotante de manera que pueda ser abierto, y la placa de montaje (3, 4) está destinada para un montante de soporte que sostiene dicho cristal para ventana en posición abierta.

8. Cristal para ventana (1), según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el adhesivo (41) comprende una mezcla de poliéster/isocianato, proporcionado en forma de como mínimo dos tabletas activadas por calor, secas al tacto.

9. Cristal para ventana (1), según la reivindicación 8, en el que la placa de montaje (3, 4) incluye un rebaje adaptado para recibir dichas tabletas.

10. Cristal para ventana (1), según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el adhesivo (41) incluye una serie de pequeñas cuentas inertes e incompresibles, el diámetro de las cuales corresponde aproximadamente al espesor final deseado para el adhesivo después de la unión.

11. Cristal para ventana (1), según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el tiempo de curado del adhesivo (41) es menor a 4 horas, preferentemente menor de 2 horas, y de manera más preferente es menor a 1 hora.

12. Método de unión de una placa de montaje (3, 4) a un cristal para ventana (1) mediante un adhesivo (41), comprendiendo dicho cristal para ventana una lámina de cristal (2), caracterizado porque los coeficientes de dilatación térmica de la placa de montaje y las láminas de cristal son diferentes, y por las etapas de:

a. aplicación de adhesivo (41) como mínimo en dos zonas discretas (22, 32) de la placa de montaje

b. posicionamiento de la placa de montaje con respecto a la lámina de cristal.

c. prensado de la placa de montaje y la lámina de cristal de forma conjunta para que el adhesivo esté en contacto íntimo con la placa de montaje y la lámina de cristal,

de manera que la placa de montaje quede unida a la lámina de cristal en dichas zonas discretas.

13. Método, según la reivindicación 12, en el que tanto la lámina como la placa de montaje son calentadas previamente a la etapa de prensado.

14. Método, según la reivindicación 12 ó 13, en el que el adhesivo es un adhesivo estructural.

15. Método, según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, en el que el adhesivo es aplicado previamente en la placa de montaje en forma de como mínimo dos tabletas activadas por calor, y secas al tacto.