ES2239007T3 - Composicion adhesiva que comprende microcapsulas termoexpandibles. - Google Patents

Abstract

Un procedimiento para retirar un parabrisas o un acristalamiento fijo o un panel de vehículo, que comprende las etapas de: (i) aplicar una fuente calorífica a un adhesivo curado que comprende microcápsulas termoexpandibles, en el que el calor aplicado es suficiente para causar la termoexpansión de las microcápsulas y, así, debilitar la cohesión adhesiva y las uniones de interfase de la composición; y (ii) retirar el parabrisas o el acristalamiento fijo o el panel de la carrocería principal del vehículo.

Description

Composición adhesiva que comprende microcápsulas termoexpandibles.

La presente invención se refiere a un adhesivo para uso en sellar juntas dos superficies, especialmente en la industria de acristalamiento en general y al asegurar parabrisas y/o ventanas de vehículo y/u otros objetos del vehículo que pueden requerir remplazo, tales como paneles de coche. La invención proporciona, también, un procedimiento de uso para instalar y/o remplazar parabrisas de vehículo y/u otros acristalamientos fijos en vehículos o edificios.

Antecedentes de la invención

Típicamente, para instalar una hoja de ventana en un marco de madera/plástico/metal, la hoja de cristal, en primer lugar, se sujeta en posición con clavos u otros enganches y se fija entonces en su sitio mediante materiales de masilla o de yeso. La masilla convencional es un cemento hecho de blanco de yeso y aceite de linaza que endurece con el paso del tiempo para proporcionar un cerco periférico de la hoja de ventana, separando así los ambientes interior y exterior e impidiendo la transferencia de aire, humedad y/o calor. La instalación se completa una vez que ha secado la masilla, y esto lleva usualmente hasta 6 horas más o menos, dependiendo de la clase de yeso usado.

Para retirar una hoja de ventana después de que ha sido fijada en posición en un marco requiere romper la propia ventana, de manera que la masilla o los yesos endurecidos se puedan raspar/desincrustar separar del marco. La operación de retirada puede ocasionar daños al marco y a los barnices.

En uso, la hoja de ventana se sujeta rígidamente alrededor de sus bordes, de manera que incluso movimientos mecánicos vibratorios relativamente pequeños, tales como con terremotos o explosiones de bomba o fuertes vientos, pueden originar que la hoja de ventana se rompa.

En la industria del automóvil, los coches directamente desde la línea de producción en una fábrica tienen, típicamente, los parabrisas y otras ventanas fijas, incluyendo montajes ligeros fijados en su sitio colocando el cristal contra un cerco de marco y usando adhesivos, a fin de acristalar directamente el cristal. La longevidad de un parabrisas y de otras ventanas fijas es significativamente más corta que la del propio vehículo, debido parcialmente a la degradación o el daño o por ser rotos deliberadamente por vándalos/ladrones de coches. Así, un automovilista puede tener que remplazar el parabrisas varias veces a lo largo de la duración del vehículo.

Adicionalmente, se tienen que remplazar los acristalamientos pegados cada vez que se haya dañado la ventana, especialmente el parabrisas, en su comportamiento óptico mediante, por ejemplo, piedras que impactan u otras fracturas o abrasión por parte del limpiaparabrisas. El daño a la superficie de la ventana puede aumentar la dispersión de la luz y puede reducir la visibilidad a niveles por debajo de los límites de seguridad. Además, las normas del mérito automovilístico (MOT) estipulan que no puede haber astillas o defectos visuales en los parabrisas estratificados, de manera que mientras las mejoras recientes han hecho los parabrisas irrompibles, todavía son propensos a astillarse y fracturarse y, por ello, requieren su remplazo.

El procedimiento de remplazar parabrisas de vehículo es laborioso y consume tiempo. El ajustador de cristales de automóvil tiene que retirar, en primer lugar, el parabrisas defectuoso (usualmente de forma intacta), sin embargo, el parabrisas está unido firmemente en su sitio y el agente obturador adhesivo está endurecido. Típicamente, el ajustador usa un dispositivo que comprende un alambre de rebanar. El alambre de rebanar se usa para cortar/serrar a través del caucho endurecido a lo largo de la periferia del parabrisas. Este procedimiento requiere fuerza física y puede conducir a enfermedades reumáticas en los propios ajustadores como consecuencia de lesiones por sobrecargas repetitivas. Los problemas adicionales asociados con este procedimiento son que los alambres de rebanar se pueden sobrecalentar debido al rozamiento y, adicionalmente, los propios alambres se pueden romper.

Otros procedimientos para separar el parabrisas del agente obturador adhesivo incluyen: el uso de cuchillas/cortadores osciladores mecánicos para cortar a través del material endurecido o calor dirigido, tal como un haz láser, para ablandar el agente obturador antes de retirar el parabrisas o con un alambre de rebanar o con herramientas de hoja especializadas. El problema con un procedimiento en el que se aplica directamente calor al agente obturador es que el calor requerido para ablandar el agente obturador adhesivo endurecido puede dañar de modo concomitante y sin querer la pintura del vehículo y/u otras superficies exteriores. Por ejemplo, un láser pulsatorio que se establece para que pulse demasiado rápido no genera suficiente energía para calcinar el agente obturador adhesivo y un láser pulsatorio que se establece para que pulse demasiado lento quema el agente obturador adhesivo y lo licúa.

Una vez que se ha liberado el parabrisas del agente obturador de caucho, se puede retirar y raspar lo circundante antes de ser remplazado. Se conoce de la técnica anterior cómo usar adhesivos con base uretano para fijar/sellar en su sitio el parabrisas remplazado y para aplicar el adhesivo desde una pistola dispensadora hasta los bordes periféricos específicos, a fin de no incidir en la capacidad de visión del parabrisas. Al adhesivo le lleva, típicamente, aproximadamente 8 horas el curar.

Recientes avances en la industria han proporcionado la inclusión de agentes/catalizadores de curado rápido a fin de acortar el tiempo desde que se deja el vehículo hasta la recogida en el mismo. Los agentes/catalizadores de curado rápido se pueden proporcionar premezclados en la composición adhesiva o, alternativamente, se pueden mezclar con el adhesivo en el punto de salida desde una pistola dispensadora. Sin embargo, se mantiene todavía el problema de la retirada de un parabrisas defectuoso, y su remplazo posterior es una procedimiento laborioso y que consume tiempo, lo que puede dar como resultado daño para el interior del salpicadero o la pintura del vehículo.

Un adhesivo que pudiera satisfacer los estándares de aplastamiento y rotura de seguridad del vehículo y proporcionara una retirada fácil, eficaz y a prueba de daños de un parabrisas o un acristalamiento fijo defectuoso de un vehículo ofrecería mejoras inmediatas a la industria y a los consumidores.

En un campo técnico completamente diferente, se conoce cómo proporcionar microcápsulas o microesferas termoexpandibles para uso en la fabricación de materiales porosos o ligeros con reducción de densidad (peso), propiedades aislantes acústicas y térmicas, como materiales de recubrimiento o paredes. Las microcápsulas o las microesferas comprenden una envoltura polímera o una envoltura de algún otro material similar, siendo la envoltura de cierto grosor y de ciertas propiedades químicas/físicas/mecánicas. La envoltura encapsula materiales tales como disolventes orgánicos volátiles, gases expandibles o agentes de activación, incluyendo explosivos o cualquier otro material tal que sea capaz de hacer explotar la envoltura y expandirse en ciertas condiciones especificadas con una matriz seleccionada. Las microcápsulas, cuando se calientan a una temperatura suficiente, típicamente en la región de 75-180ºC, dependiendo de la sustancia encapsulada y la composición y el grosor de envoltura, pueden producir un aumento de su volumen a un alto régimen de expansión, en algunos casos, con un límite de expansión volumétrica de hasta 70 a 160 veces el volumen original. El porcentaje y la distribución de las microesferas en una composición dada, su relación de expansión, el intervalo de funcionamiento térmico, el intervalo de transición de ablandamiento del material de envoltura y la cohesión y la consistencia de la matriz son todos parámetros que son capaces de influir en el volumen de expansión de una capa entre dos materiales.

Los inventores han descubierto que mezclando un adhesivo apropiado de comportamiento reológico adecuado con un cierto % en forma de polvo de microcápsulas especialmente desarrolladas con un intervalo específico de distribución en tamaño, la composición resultante es eficaz en proporcionar adhesión y sellado de acristalamiento. Además, es particularmente ventajoso que las uniones adhesivas en la composición se puedan debilitar por la aplicación de calor directo a la composición, permitiendo por ello el ablandamiento suficiente del material adhesivo, de manera que se puede levantar fácilmente y, de esta manera, retirar rápidamente un parabrisas/acristalamiento fijo de vehículo. La presión de elevación se puede predecir mediante un software computacional, que es parte de esta invención y trata las microesferas de expansión como un accionador a presión mecánica elástica en el volumen del estado adhesivo y como un accionador "de bombeo" en las interfases entre dos capas.

Se considera que la invención proporciona la primera aplicación/uso de un material de poliéster en la industria de acristalamiento del automóvil.

Se apreciará que el adhesivo de la invención tiene aplicación en otras áreas, especialmente en el caso de que se hayan de unir entre sí dos superficies y en el que se tenga que remplazar posteriormente una superficie a continuación del daño o desgaste, por ejemplo, puertas de ducha, paneles de vehículo y otras aplicaciones de acristalamiento de edificios.

Se pretende que la referencia en esta memoria a vehículo incluya coches, camiones, camionetas, barcos, embarcaciones, aviones, funiculares, helicópteros, aerodeslizadores y cualquier otra forma de transporte en la que haya acristalamientos fijos.

Exposición de la invención

En su aspecto más amplio, la invención proporciona un procedimiento para separar superficies usando una composición que comprende una microcápsula o una microesfera o una microperla de desactivación de la adhesión provocada por calor, dispersándose la microcápsula o la microesfera o la microperla, típicamente, en otro medio, tal como un adhesivo o un agente promotor de limpieza o en una interfase entre dos capas.

Según un primer aspecto de la invención, se ha previsto un procedimiento para retirar un parabrisas o un acristalamiento fijo o un panel de vehículo, que comprende las etapas de:

(i) aplicar una fuente calorífica a un adhesivo curado que comprende microcápsulas termoexpandibles, en el que el calor aplicado es suficiente para causar la termoexpansión de las microcápsulas y debilitar, así, la cohesión adhesiva y las uniones de interfase de la composición; y

(ii) retirar el parabrisas o el acristalamiento fijo o el panel de la carrocería principal del vehículo.

Se pretende que la referencia en esta memoria a microcápsula incluya una microesfera o una microperla.

Preferiblemente, cada microcápsula comprende una envoltura, que encapsula al menos un gas expandible o un agente expandible volátil o un material explosivo. Preferiblemente, la envoltura está compuesta por un polímero u otro material adecuado.

Preferiblemente, el agente adhesivo es un uretano o un poliuretano o un poli(cloruro de vinilo) o un polímero MS.

Preferiblemente, las cápsulas termoexpandibles son microesferas o fibras huecas en forma de polvo de intervalo específico en dimensiones y propiedades.

El polvo puede estar provisto del agente adhesivo de forma premezclada en un recipiente, o el polvo se puede introducir en y mezclar con el adhesivo o un componente de él en un punto de salida desde un dispositivo de dispensación, es decir, la composición se puede formar como una premezcla o en el momento, o muy poco antes, de su uso. El dispositivo de dispensación puede estar seguido por un mezclador estático lubricado de manera adecuada en el punto de salida de la composición para una mezcla óptima.

Preferiblemente, la composición comprende adicionalmente un agente o un catalizador de curado rápido, por lo que la composición adhesiva se cura o se fija rápidamente. Preferiblemente, la composición comprende un agente coloreante, de manera que la composición curada es negra.

Se pretende que la referencia en esta memoria a curar signifique el endurecimiento o la fijación de la mezcla adhesiva, pudiéndose mejorar el endurecimiento o la fijación química o no químicamente.

Preferiblemente, las microcápsulas encapsulan más de un material, seleccionándose idealmente el material del grupo que consiste en un agente de expansión, un agente capaz de sublimación, agua, un material explosivo o un agente activador.

Preferiblemente, los agentes activadores son capaces de formación de espuma o de encogimiento. La presente invención incluye el uso simultáneo de microcápsulas que encapsulan una variedad de agentes diferentes, separadamente o en combinación. Las microcápsulas adicionales se activan por la rotura o la diseminación de la envoltura polímera, por lo que sus contenidos son liberados a fin de interactuar con la mezcla adhesiva. Su activación es como consecuencia de condiciones aplicadas específicas y, por ello, es controlable. Las microesferas no rompen/fracturan sus envolturas en el estado expandido, manteniendo su integridad, de manera que una composición activada comprende microesferas y microcápsulas expandidas intactas que han liberado sus contenidos en la composición de la matriz.

Se apreciará que el agente de expansión en el interior de la cápsula es capaz de activar un procedimiento de formación de espuma de la composición adhesiva, y que el agente capaz de sublimación es para permitir que la composición se expanda bajo ciertas condiciones especificadas. Ambos procedimientos ocurren después de la rotura/fractura de la envoltura de la microcápsula y contribuyen, así, a posibilitar la elevación y la facilidad al retirar el acristalamiento fijo. La inclusión de agua en las microcápsulas es para permitir que la composición adhesiva se debilite en ciertas condiciones y la presencia de un agente activador es para reticular o polimerizar la composición adhesiva, por lo que ocurre un encogimiento y se debilita la composición adhesiva.

Preferiblemente, el diámetro de las microesferas está en el intervalo de 10 a 120 \mum.

Preferiblemente, el grosor de envoltura de las microcápsulas está en el intervalo de 3 a 7 \mum.

Preferiblemente, la composición comprende microcápsulas en el intervalo del 1-30% en volúmen, y más preferiblemente en el intervalo del 2-10% en volúmen.

Preferiblemente, la composición se activa por calor, en la que el intervalo de activación por calor es de 80-170ºC, e idealmente de 120-150ºC.

Preferiblemente, la composición está compuesta por una mezcla de microcápsulas de diámetro o grosor de envoltura diferente o de temperaturas de activación por calor distintas o de coeficientes adecuados de expansión diferentes.

La temperatura de un parabrisas de vehículo puede alcanzar más de 100ºC en condiciones naturales de calentamiento uniforme. Así, la activación por calor de las microcápsulas en la composición de la invención tiene que ser en exceso de cualquier temperatura natural que se pueda presentar, mientras esté por debajo de la que podría dañar el guarnecido del salpicadero o la pintura de un vehículo. Se prevé que la composición de la invención tenga aplicación en muchos campos y muchos climas diversos, por consiguiente, la composición puede estar provista de intervalos seleccionados de activación por calor, dependiendo del uso que se pretende de la misma y/o del país de uso para ambas clases de microcápsulas: las microesferas de expansión y las microcápsulas con envoltura rompible. Por ejemplo, en el caso en el que la composición sea usada para fijar y sellar una puerta de ducha, se prevé que el intervalo de activación por calor de las microcápsulas de la composición adhesiva esté en la región de 80-100ºC, mientras que para la mayoría de acristalamientos de automóvil, el intervalo de activación por calor de las microcápsulas estará en la región de 120-150ºC. Opcionalmente en cada composición, un usuario puede requerir microcápsulas capaces de liberar un agente de curado y/o un agente activador capaz de encogimiento.

La activación por calor de las microcápsulas hace que las perlas/fibras se termoexpandan, creando así presión a lo largo del cerco del acristalamiento. En efecto, esto reduce la viscosidad y la tensión de cizalladura o de desgarro del material adhesivo. Además, la activación o la expansión por calor de las microcápsulas reduce la tensión cohesiva y/o la unión adhesiva interfacial de la película adhesiva entre dos superficies unidas, típicamente, las capas de marco y cristal. La reducción en la tensión cohesiva o en la adhesión interfacial, o ambas juntas, contribuyen a reducir la tensión de fallo, a fin de facilitar la retirada del acristalamiento pegado del marco, una vez que las microcápsulas se hayan expandido en el intervalo de temperaturas específico y el intervalo de tiempo, típicamente no más de 5 minutos. Las composiciones de la presente invención permiten, así, la retirada del acristalamiento pegado en virtud de una reducción en la unión química y/o física de la adhesión en la interfase entre el adhesivo y las dos superficies unidas (superficies de cristal y marco). En otras palabras, el fallo de adhesión sólo puede ocurrir en la interfase de las dos superficies unidas debido al efecto de las microcápsulas expandidas. En uso, y una vez que se hayan activado las microcápsulas, la reducción en las fuerzas cohesivas del material adhesivo y la unión en la interfase entre el material y las capas, además de la expansión del propio material adhesivo, da como resultado el aflojamiento del conjunto de la adhesión del acristalamiento a un marco, de manera que se puede levantar y retirar fácilmente del mismo un parabrisas o un acristalamiento.

Según un aspecto adicional de la invención, se ha previsto el uso de una composición que comprende un agente adhesivo y, dispersadas en él, microcápsulas termoexpandibles como adhesivo de acristalamiento.

Preferiblemente, la composición incluye, además, una cualquiera o más de las propiedades antes descritas en esta memoria.

Según otro aspecto adicional de la invención, se ha previsto una composición que comprende un agente promotor de limpieza y, dispersadas en él, microcápsulas termoexpandibles.

Preferiblemente, la composición incluye, además, una cualquiera o más de las propiedades antes descritas en esta memoria.

Según un aspecto adicional de la invención, se ha previsto el uso de una composición que comprende un agente promotor de limpieza y, dispersadas en él, microcápsulas termoexpandibles como adhesivo de acristalamiento.

Preferiblemente, la composición incluye, además, una cualquiera o más de las propiedades antes descritas en esta memoria.

Se apreciará que la invención incluye, también, el uso de microcápsulas cuando se aplican directamente a una cara del acristalamiento y/o a la carrocería de un vehículo.

Según otro aspecto adicional de la invención, se ha previsto un procedimiento para instalar y/o remplazar un parabrisas de vehículo o un acristalamiento fijo, que comprende las etapas de:

(i) colocar un parabrisas enrasado contra un cerco de la abertura de ventana de un vehículo;

(ii) aplicar la composición del primer aspecto de la invención alrededor de una región periférica del parabrisas;

(iii) permitir un tiempo suficiente para que el adhesivo cure;

(iv) aplicar una fuente calorífica al adhesivo curado, en el que el calor aplicado es suficiente para causar la termoexpansión de las microcápsulas y, así, debilitar la cohesión adhesiva y las uniones de interfase de la composición; y

(v) retirar el parabrisas de la carrocería principal del vehículo.

Se apreciará que, en un aspecto, el procedimiento de instalación implica las etapas i-iii, mientras en otro aspecto, el procedimiento de remplazo implica las etapas iv-v.

Usando el procedimiento de la invención como se describe en esta memoria, se puede retirar y/o remplazar un parabrisas o un acristalamiento fijo de vehículo más rápida y ventajosamente con menos daño para el marco y/o la pintura que por los procedimientos de la técnica anterior, así, el procedimiento es más eficaz desde el punto de vista económico tanto para el ajustador como para el cliente.

Claims (12)

1. Un procedimiento para retirar un parabrisas o un acristalamiento fijo o un panel de vehículo, que comprende las etapas de:

(i) aplicar una fuente calorífica a un adhesivo curado que comprende microcápsulas termoexpandibles, en el que el calor aplicado es suficiente para causar la termoexpansión de las microcápsulas y, así, debilitar la cohesión adhesiva y las uniones de interfase de la composición; y

(ii) retirar el parabrisas o el acristalamiento fijo o el panel de la carrocería principal del vehículo.

2. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que las microcápsulas se activan por calor en un intervalo de activación por calor de 80-170ºC.

3. Un procedimiento según la reivindicación 1 o 2, en el que las microcápsulas se activan por calor en un intervalo de activación por calor de 120-150ºC.

4. Un procedimiento según cualquier reivindicación precedente, en el que el adhesivo es un uretano o un poliuretano o un poli(cloruro de vinilo) o un polímero MS.

5. Un procedimiento según cualquier reivindicación precedente, en el que cada microcápsula comprende una envoltura, que encapsula al menos un gas expandible o un agente expandible volátil o un material explosivo, de manera que cuando se aplica calor se expanden y liberan sus contenidos dentro del adhesivo.

6. Un procedimiento según cualquier reivindicación precedente, en el que las microcápsulas encapsulan más de un material seleccionado del grupo que comprende un agente de expansión, un agente capaz de sublimación, agua, un material explosivo o un agente activador.

7. Un procedimiento según cualquier reivindicación precedente, en el que el diámetro de las microcápsulas está en el intervalo de 10 a 120 \mum.

8. Un procedimiento según cualquier reivindicación precedente, en el que el grosor de envoltura de las microcápsulas está en el intervalo de 3 a 7 \mum.

9. Un procedimiento según cualquier reivindicación precedente, en el que las microcápsulas están presentes en el intervalo del 1-30% en volúmen.

10. Un procedimiento según la reivindicación 9, en el que las microcápsulas están presentes en el intervalo del 2-10% en volúmen.

11. Un procedimiento según cualquier reivindicación precedente, en el que el adhesivo comprende una mezcla de microcápsulas de diámetro o grosor de envoltura diferente o de temperaturas de activación por calor distintas o de coeficientes de expansión diferentes.

12. Uso de una composición que comprende un agente adhesivo o un agente imprimidor y, dispersadas en su interior, microcápsulas termoexpandibles para retirar parabrisas o acristalamientos fijos o paneles.