PL180186B1

PL180186B1 - Mieszanina adhezyjnado wypelniania profili zamknietych nadwozi pojazdów samochodowych PL

Info

Publication number: PL180186B1
Application number: PL95316137A
Authority: PL
Inventors: Giancarlo Ferrari; Mario Panfili; Massimo Tomalino
Original assignee: Ppg Ind Italia S R L; Ppg Ind Italia Srl
Priority date: 1994-03-07
Filing date: 1995-02-21
Publication date: 2000-12-29
Also published as: PL316137A1; WO1995024441A1; ITMI940408A1; BR9507405A; IT1269293B; MA23469A1; ITMI940408A0; DZ1861A1

Abstract

1 MIESZANINA ADHEZYJNA DO WYPELNIANIA PROFILI ZAMKNIETYCH NADWOZI POJAZDÓW SAMOCHODO- WYCH, ZAWIERAJACA, W PROCENTACH WAGOWYCH CIEZARU KOMPOZYCJI, OD 20% DO 35% ZNANEGO KOPOLIME- RU CHLOREK WINYLU-ALKOHOL WINYLOWY, ORAZ SRODKI POMOCNICZE, ZNAMIENNA TYM, ZE ZAWIERA OD 5,1% DO 15% POROFORU DO STOSOWANIA NA GORACO, W POSTACI KAPSULEK O OTOCZCE ZE ZNANEGO KOPOLIMERU AKRYLONITRYL-AKRYLAN-OLEFINA WYPELNIONYCH ALKANEM C4-C6 I EWENTUALNIE WYPELNIACZ. 6. MIESZANINA ADHEZYJNA DO WYPELNIANIA PROFILI ZAMKNIETYCH NADWOZI POJAZDÓW SAMOCHODO- WYCH, ZNAMIENNA TYM, ZE ZAWIERA W PROCENTACH WAGOWYCH CALKOWITEGO CIEZARU MIESZANINY: KOPOLIMER CHLOREK WINYLU-ALKOHOL WINYLOWY 23 - 32 PLASTYFIKATORY 27 - 37 PROMOTORY ADHEZJI 1 - 10 WYPELNIACZE NATURALNE I/LUB POWLEKANE 25 - 35 POROFOR DO STOSOWANIA NA GORACO W POSTACI KAPSULEK O OTOCZCE ZE ZNANEGO KOPOLIMERU AKRYLONITRYL-AKRYLAN-OLEFINA WYPELNIONYCH ALKANEM C4-C6 5,1-15 WYPELNIACZ O MALEJ GESTOSCI W POSTACI WSTEPNIE ROZPREZONEGO ZNANEGO KOPOLIMERU AKRYLONITRYL-AKRYLAN-OLEFINA W POSTACI KAPSULEK WYPELNIONYCH ALKANEM C4-C6 0,5 - 1,5 DODATKI I PIGMENTY 2 - 6 KATALIZATORY I PRZYSPIESZACZE 0 - 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest mieszanina adhezyjna do wypełniania profili zamkniętych nadwozi pojazdów samochodowych.

Określenie „profile zamknięte”, w żargonie technicznym tej dziedziny, oznacza części nadwozi pojazdów, które są puste.

Wiadomo, że nadwozia pojazdów zawierają pewną liczbę profili zamkniętych. Wiadomo także, że obecność tych profili zamkniętych stanowi problem, ponieważ przyczyniają się do rozprzestrzeniania i wzmacniania wibracji.

Ponadto, w zagłębieniach tych profili zamkniętych istnieje tendencja do zbierania się wilgoci i tym samym do powstawania przestrzeni, w których nadwozie jest szczególnie narażone na korozję.

180 186

Dlatego, konieczne jest wypełnienie tych profili zamkniętych, w celu uzyskania skutecznego zabezpieczenia antykorozyjnego oraz izolacji akustycznej. W poprzednich sposobach rozwiązania tego problemu, te profile zamknięte wypełniano zwykle metodą wtrysku do nich mieszanin bazujących odpowiednio na żywicy na bazie polialkoholu i izocyjanianie, które po zmieszaniu reagują w temperaturze otoczenia albo w trakcie ogrzewania podczas przemieszczania się na taśmie montażowej lub w piecach lakierniczych i w wyniku tego polimeryzują, tworząc piankę poliuretanową. Znaczny wzrost objętości mający miejsce podczas tworzenia pianki, powoduje całkowite wypełnienie profilu zamkniętego. W ten sposób uzyskuje się izolację akustyczną i zabezpieczenie antykorozyjne.

Jednakże, zastosowanie powyższych żywic nie jest wolne od problemów natury ekonomicznej oraz szczególnie problemów toksykologicznych związanych z ochroną środowiska.

W praktyce, dwie kompozycje, które muszą być zmieszane w celu uzyskania pianki poliuretanowej, przechowuje się w małych butlach albo w dużych zbiornikach ciśnieniowych. W pierwszym przypadku można wykorzystać tylko 60% całkowitej zawartości butli i butla ta, nadal zawierająca znaczne ilości produktu, musi być odesłana do napełnienia, co może zostać wykonane tylko przez wyspecjalizowane firmy.

W drugim przypadku, zbiorniki ciśnieniowe, które są również tylko częściowo opróżnione, należy dokładnie czyścić przed ponownym napełnieniem.

W obydwu przypadkach, oczywiste będą problemy ekonomiczne i ochrony środowiska wynikające ze stosowania takich pianek poliuretanowych.

W końcu, z uwagi na fakt że składniki pianek poliuretanowych są w najwyższym stopniu toksyczne, niezbędne jest utrzymywanie nadzwyczajnych, rygorystycznych zabezpieczeń w wyposażeniu osób zatrudnionych przy operowaniu tymi składnikami, którzy to zatrudnieni muszą być ubrani w grubąi niewygodną odzież ochronną jeżeli nie w prawdziwe ubrania ciśnieniowe.

Z powodu powyższych problemów, producenci pojazdów dokładają wielkich starań, w zakresie badań mających na celu znalezienie alternatywnych sposobów rozwiązania problemu wypełniania profili zamkniętych nadwozi pojazdów.

Spośród rozwiązań proponowanych jako zastępcze w stosunku do stosowania pianki poliuretanowej, można wspomnieć użycie wstępnie formowanych materiałów bazujących na kauczukach lub na pochodnych kopolimeru etylen-octan winylu (EVA), który uformowany w odpowiednie kształty i rozmiary umieszcza się w częściach nadwozia przed etapami montażu lub malowania. Podczas ogrzewania które występuje na tych etapach, materiały te rozprężają się wypełniając wnętrza profili zamkniętych.

Materiały te działają tak samo jak pianki poliuretanowe, stanowiąc izolację akustyczną i zabezpieczenie przed korozją szczególnie wtedy gdy stosuje się wstępnie uformowane kształtki przyczepione do podłoży metalowych, ponieważ w takich przypadkach możliwe jest ich precyzyjne umocowanie w przestrzeni profilu, poprzez przyspawanie metalowego podłoża do ściany profilu.

Zastosowanie takich wstępnie uformowanych materiałów, w oczywisty sposób pozwala uniknąć problemów wynikających z konieczności ochrony środowiska i zabezpieczenia się przed substancjami toksycznymi, co jest związane ze stosowaniem pianek poliuretanowych, ale wiąże się to ze znacznymi wydatkami spowodowanymi wysokim kosztem samych materiałów i nakładu pracy na ich zastosowanie, które dodaje się do kosztów ich użycia.

Zgodnie z wynalazkiem problem ten rozwiązuje mieszanina adhezyjna do wypełniania profili zamkniętych nadwozi pojazdów samochodowych, której praktyczne zastosowanie jest łatwe i ekonomiczne, pozwala uniknąć wyżej wymienionych problemów wynikających z wcześniejszych rozwiązań, oraz nie stwarza toksykologicznych i środowiskowych problemów.

Przedmiotem wynalazku jest mieszanina adhezyjna do wypełniania profili zamkniętych nadwozi pojazdów samochodowych, zawierająca, w procentach wagowych ciężaru kompozycji,

180 186 od 20% do 35% znanego kopolimeru chlorek winylu-alkohol winylowy oraz środki pomocnicze, zawierająca od 5,1% do 15% poroforu do stosowania na gorąco w postaci kapsułek o otoczce ze znanego kopolimeru akrylonitryl-akrylan-olefma, wypełnionych alkanem C4-C₆ i ewentualnie wypełniacz.

Korzystnie mieszanina zawiera porofor w postaci mikrokapsułek o średnicy od 8 do 15 mikronów.

Korzystniej mieszanina zawiera mikrokapsułki wypełnione izobutanem.

Jeszcze korzystniej mieszanina adhezyjna zawiera wypełniacz o małej gęstości, w ilości od

0,5% do 1,5% wagowych, w stosunku do ciężaru mieszaniny.

Najkorzystniej, jako wypełniacz o małej gęstości zawiera wstępnie rozprężone kapsułki o otoczce ze znanego kopolimeru akrylonitryl-akrylan-olefma wypełnione alkanem C4-C6.

Przedmiotem wynalazku jest również mieszanina adhezyjna do wypełniania profili zamkniętych nadwozi pojazdów samochodowych zawierająca w procentach wagowych w stosunku do całkowitego ciężaru mieszaniny:

kopolimer chlorek winylu-alkohol winylowy	23 - 32
plastyfikatory	22-37
promotory adhezji	1 1 10
wypełniacze naturalne i/lub powlekane	25--3 3
porofor do stosowania na gorąco w postaci kapsułek o otoczce ze znanego kopolimeru akrylonitryl-akrylan-olefma wypełnionych alkanem CC-C₆	5,1 - 15
wypełniacz o małej gęstości w postaci wstępnie rozprężonego znanego kopolimeru akrylonitryl-akrylan-olefma w postaci kapsułek wypełnionych alkanem C4-C6	0,5 - 1,5
dodatki i pigmenty	2-6
katalizatory i przyspieszacze	0 - 1.

Poroforem spełniającym powyższe wymagania jest materiał sprzedawany pod nazwą EXPANCEL (kopolimer akrylonitryl-akrylan-olefma w postaci mikrokapsułek wypełnionych izobutanem) przez firmę EXPANCEL NOBEL INDUSTRIES, Szwecja.

Plastyfikator użyteczny w mieszaninie według wynalazku, wybrany jest z grupy składającej się z ftalanów, adypinianów, benzoesanów, trimelitanów, sulfonianów i ich mieszanin.

Do wypełniaczy mineralnych, które mogą być naturalne i/lub powlekane, zalicza się te, które są powszechnie stosowane w znanych technologiach wytwarzania materiałów adhezyjnych do nadwozi pojazdów, jak krzemiany i węglany wapnia, talk, mika, kaolin, dwutlenek tytanu i tym podobne.

Spośród promotorów adhezji stosowanych w mieszaninie według obecnego wynalazku, można wymienić te wybrane z grupy składającej się z kopolimerów poliamina-poliamid, żywic epoksydowych, żywic melaminowych, żywic poliuretanowych oraz żywic mocznikowych.

Jako wypełniacz o małej gęstości stosuje się korzystnie wstępnie rozprężony kopolimer sprzedawany przez firmę EXPANCEL NOBEL INDUSTRIES Szwecja, pod nazwąEXPANCEL.

Do najbardziej przydatnych katalizatorów i przyspieszaczy zalicza się poliaminy, nadtlenki, amidy i tym podobne, najkorzystniej trietyloaminę.

Wszystkie składy mieszaniny według wynalazku, mieszczące się w zakresie wartości wymienionych powyżej, można stosować z największą łatwością, przy wykorzystaniu aktualnie stosowanych technik i aparatury do uprzednio opracowanych mieszanin adhezyjnych.

Dokładniej, materiał według wynalazku można stosować do profili zamkniętych nadwozi pojazdów przy użyciu pomp hydrostatycznych o stopniu sprężania 45:1 i pistoletów natrysko180 186 wych z dyszami formującymi, to znaczy przystosowanymi do umożliwienia poprawnego wypływu materiałów o średnio wysokiej lepkości (300000-800000 cP).

Mieszaninę według wynalazku można stosować w trakcie montażu nadwozia, poprzez bezpośrednie jej nałożenie na powierzchnię metalową nadwozia, przed malowaniem kataforetycznym i następnie suszeniem piecowym w zakresie temperatur od 150°C do 180°C.

Odmiennie, mieszaninę według wynalazku można stosować do farby polimeryzującej kataforetycznie i następnie suszyć piecowo w zakresie temperatur od 140°C do 160°C.

Grubość warstwy mieszaniny odpowiednia do osiągnięcia zadowalającego wypełnienia profili zamkniętych, może zmieniać się w bardzo szerokim zakresie, w zależności od wymiarów geometrycznych i objętości profilu, przy czym zwykle optymalna ilość i tym samym grubość materiału winna być regulowana biorąc pod uwagę stopień rozprężania samego materiału, w zależności od cyklu suszenia piecowego, któremu jest on poddawany.

W celu uzyskania powtarzalności stosowania, wskazane jest nakładanie mieszaniny według wynalazku w temperaturze od 20°C do 25°C.

Optymalną przemianę na gorąco uzyskuje się stosując suszenie piecowe w czasie około 30 minut i w zakresie temperatur od 140°C do 180°C.

Pod koniec okresu suszenia piecowego, mieszanina adhezyjna według wynalazku całkowicie wypełnia profile zamknięte będąc w kontakcie z nimi oraz przylegając do ścian, i tak długo tworzy całkowite uszczelnienie, dopóki pozostanie zwartą, mikrokomórkowąi tym samym o niskiej gęstości strukturą. Dzięki tym właściwościom uzyskuje się nadzwyczaj dobre osiągnięcia zarówno w izolacji akustycznej jak i w zabezpieczeniu przed korozją.

Należy podkreślić fakt, że mieszanina adhezyjna według wynalazku jest materiałem, który jest toksykologicznie i ekologicznie znaczący, ponieważ w przeciwieństwie do pianek poliuretanowych nie zawiera ani nie wydziela toksycznych i szkodliwych substancji w jakiejkolwiek fazie jej stosowania (nakładania lub suszenia piecowego) i nie stwarza żadnych problemów do rozwiązywania.

Ponadto, mieszanina według wynalazku jest bardzo łatwa do wdrożenia. Jej zastosowanie jest możliwe przy użyciu wyposażenia do formowania mas adhezyjnych i uszczelek, powszechnie używanego na liniach produkcyjnych przez wszystkich wytwórców pojazdów samochodowych. Ta łatwość stosowania daje znaczne oszczędności na robociźnie i tym samym sposób ten jest korzystniejszy w porównaniu do użycia metod wykorzystujących stosowanie wstępnie formowanych materiałów.

Stosowanie mieszaniny według wynalazkujest tak łatwe, że można w praktyce zautomatyzować te czynności i w konsekwencji uzyskać dalsze korzyści z punktu widzenia oszczędności pracy i czasów wytwarzania.

Dalsze właściwości mieszanin według wynalazku i wynikające z tego korzyści staną się bardziej zrozumiałe na podstawie szeregu przykładów mieszanin adhezyjnych do wypełniania profili zamkniętych nadwozi oraz rezultatów prób przeprowadzonych z nimi, które zamieszczono poniżej wyłącznie jako przykłady nie ograniczające i w których to przykładach, jeżeli inaczej nie podano, wszystkie części i procenty podane są wagowo w stosunku do całkowitego ciężaru kompozycji.

Przykład 1

Niżej wymienione składniki odmierzono kolejno do mieszalnika poziomego, wyposażonego w mieszadło ze stali nierdzewnej, obracające się z prędkością od 17 do 25 obrotów na minutę;

plastyfikatory - diizononyloftalan 37 promotory adhezji - żywica poliamina-poliamid (Chemo Resin VP 67) 1 dodatki i pigmenty - krzemionka pirogenowa (Wacker N20), glicerol, tlenek wapnia, tlenek cynku 5,5

180 186

Mieszanie kontynuowano przez 10 minut, w celu uzyskania jednorodnej mieszaniny i następnie dodano do niej następujące składniki:

porofor w postaci mikrokulek - EXPANCEL 091 DU 5 żywica winylowa - PVC homopolimer, PVC/PVA kopolimer (taki jak Vestolit E 7031, Lacovyl PA 1384 z 4% octanu winylu) 24 wypełniacz o małej gęstości - wstępnie rozprężony EXPANCEL 091 DE 1,5 wypełniacze naturalne i powlekane - węglan wapnia (typu węglan BSM, Winnofil SPT Premium,

White filier 014) 2(5

Po dalszym mieszaniu przez około 10 minut, mieszanina stała się doskonale jednorodna.

Otrzymaną mieszaninę nałożono metodą malarską, z zastosowaniem około 500 gramów produktu, na metalową powierzchnię profilu nadwozia, na który wcześniej elektroforetycznie nałożono farbę, która to część odpowiada czołowym elementom konstrukcyjnym pojazdu samochodowego (model Lancia Thema).

Nałożenie mieszaniny przeprowadzono w temperaturze otoczenia wynoszącej 22°C.

Po wysuszeniu w piecu w temperaturze 145°C przez 25 minut, produkt rozszerzył się tak, że całkowicie wypełnił profil zamknięty.

Przykład 2

W celu otrzymania kompozycji zawierającej 10% poroforu do stosowania na gorąco (EXPANCEL) i 1,0% wypełniacza o małej gęstości (wstępnie rozprężony EXPANCEL), zastosowano taką samą procedurę jak w przykładzie 1, używając takich samych składników.

Mieszaninę zastosowano bez przeszkód, przy użyciu wykorzystywanych w uprzednich technologiach aparatury i wyposażenia, w takim samym układzie.

Przykład 3

Powtórzono sposób postępowania według przykładu 1, używając takich samych składników, z tym wyjątkiem że zastosowano 15,0% poroforu (EXPANCEL) i 0,5% wypełniacza o małej gęstości (wstępnie rozprężony EXPANCEl).

Mieszaninę zastosowano w sposób opisany w przykładzie 1.

Mieszaniny otrzymane w powyższych przykładach poddano standardowym próbom, stosowanym zwykle przez producentów pojazdów samochodowych, w celu określenia jakości materiałów użytych do wypełnienia profili zamkniętych nadwozi pojazdów samochodowych w zakresie izolacji akustycznej.

Wyniki tych prób podano w tabeli zamieszczonej poniżej.

Tabela

	Przykład 1	Przykład 2	Przykład 3
Lepkość oznaczona wiskozymetrem Brookfield'a (cP) (mPa · s)	550000	530000	530000
Płynięcie (sekundy)	60	60	39
Gęstość (g/cm³)	0,800	0,903	1,063
Stopień rozprężenia	1:3	1:8	1:13
Gęstość względna (g/cm³)	0,1990	0,0872	0,0665
Absorpcja wody (%)	<5	<5	<5
Adhezja	dobra	dobra	dobra
Odporność na korozję	dobra	dobra	dobra
Izolacja akustyczna	dobra	dobra	dobra

180 186

Te dane przedstawione powyżej, które odnoszą się do absorpcji wody i odporności na korozję, należy wziąć szczególnie pod uwagę, ponieważ są one przełomowe, dlatego że został osiągnięty jeden z ważniejszych celów obecnego wynalazku, to jest zabezpieczenie profili zamkniętych przed korozją.

Dane są całkowicie zadowalające i sądzi się, że można to przypisać strukturze mieszaniny adhezyjnej w stanie rozprężenia, którą uzyskuje pod koniec nakładania i suszenia. W rzeczywistości, strukturę mieszaniny adhezyjnej tworzy wielka liczba kulistych komórek o bardzo regularnej średnicy, bardzo równomiernie rozmieszczonych na całej grubości wypełnienia stanowiącego mieszaninę adhezyjną.

Każda komórka zbudowana jest z osłony kapsułki zawierającej alkan C₄-C₆ wykonanej z kopolimeru akrylonitryl-akrylan-olefma.

Jednakże, rozprężona struktura wypełnienia zbudowanego przez mieszaninę adhezyjną nie jest porowata, ponieważ nie jest wytworzona przez substancje, które uwalniają gaz powodujący wzrost porów, w wyniku obróbki cieplnej, które to pory bardzo różniąsię między sobąi są nieregularnie rozmieszczone, tworząc zagłębienia w których może zbierać się wilgoć.

180 186

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Mieszanina adhezyjna do wypełniania profili zamkniętych nadwozi pojazdów samochodowych, zawierająca, w procentach wagowych ciężaru kompozycji, od 20% do 35% znanego kopolimeru chlorek winylu-alkohol winylowy, oraz środki pomocnicze, znamienna tym, że zawiera od5,1%dol5% poroforu do stosowania na gorąco, w postaci kapsułek o otoczce ze znanego kopolimeru akrylonitryl-akrylan-olefina wypełnionych alkanem C4-C₆ i ewentualnie wypełniacz.
2. Mieszanina według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera porofor w postaci mikrokapsułek o średnicy od 8 do 15 mikronów.
3. Mieszanina według zastrz. 2, znamienna tym, że zawiera mikrokapsułki wypełnione izobutanem.
4. Mieszanina według zastrz. 3, znamienna tym, że zawiera wypełniacz o małej gęstości, w ilości od 0,5% do 1,5% wagowych, w stosunku do ciężaru mieszaniny.
5. Mieszanina według zastrz. 4, znamienna tym, że jako wypełniacz o małej gęstości zawiera wstępnie rozprężone kapsułki o otoczce ze znanego kopolimeru akrylonitryl-akrylan-olefina wypełnione alkanem C4-C6.
6. Mieszanina adhezyjna do wypełniania profili zamkniętych nadwozi pojazdów samochodowych, znamienna tym, że zawiera w procentach wagowych całkowitego ciężaru mieszaniny:

kopolimer chlorek winylu-alkohol winylowy 23 - 32 plastyfikatory 27 - 37 promotory adhezji 1 1 10 pełniacze naturalne i/lub powlekane porofor do stosowania na gorąco w postaci kapsułek o otoczce ze znanego kopolimeru akrylonitryl-akrylan-olefina wypełnionych 25--3 3 alkanem C4-C6 wypełniacz o małej gęstości w postaci wstępnie rozprężonego znanego kopolimeru akrylonitryl-akrylan-olefina w postaci 5,1 - 15 kapsułek wypełnionych alkanem C4-C6 0,5 - 1,5 dodatki i pigmenty 2-6 katalizatory i przyspieszacze 0- 1.

* * *