BR112019015527A2 - Processo de encapsulação - Google Patents

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BR112019015527A2
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Piroux Fabienne
Kleo Christophe
Grandgirard Bastien
Blanc Olivier
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Saint-Gobain Glass France
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Abstract

a invenção refere-se a um processo de fabricação de uma vidraça automotiva complexa compreendendo um painel de vidro, uma junta elastomérica e um inserto metálico sobremoldado pela junta elastomérica, compreendendo ? a inserção da borda de um painel de vidro e de um inserto metálico em um molde de encapsulação formando uma cavidade estanque em torno da borda do painel de vidro, - o preenchimento da cavidade estanque contendo a borda do painel de vidro e o inserto metálico, por injeção de uma composição de encapsulação compreendendo um composto polipropileno (pp)/elastômero termoplástico (tpe) no estado fundido, - o resfriamento da composição de encapsulação de modo a formar uma junta elastomérica na qual é integrado o inserto metálico, - a desmoldagem da junta elastomérica na qual é integrado o inserto metálico, o processo sendo caracterizado pelo fato de que o referido composto pp/tpe compreende de 30 a 80 % em peso, preferivelmente de 40 a 75 % em peso e, em particular, de 45 a 70 % em peso de polipropileno (pp), e pelo fato de que o inserto metálico é recoberto sobre toda a sua superfície, susceptível de entrar em contato com a composição de encapsulação, com um revestimento de polipropileno.

Description

“PROCESSO DE ENCAPSULAÇÃO” [0001 ] A presente invenção refere-se a um processo de fabricação de uma vidraça automotiva complexa, preferivelmente de um teto envidraçado, compreendendo uma etapa de encapsulação por injeção de um elastômero termoplástico fluidificado em um molde de encapsulação contendo um inserto metálico de tamanho grande.
[0002] No domínio industrial das vidraças automotivas, o termo “encapsulação” designa um processo ou uma etapa de sobremoldagem de um material polimérico em torno do perímetro de um painel de vidro. Uma composição de encapsulação, contendo o material polimérico ou precursores do material polimérico, é injetada no estado de fluido mais ou menos viscoso em um molde formando uma cavidade estanque em torno da borda do painel de vidro. Após endurecimento da composição, por resfriamento ou reticulação, o molde é aberto e retirado, deixando, na periferia do painel de vidro, um cordão perfilado em contato com a face de borda e com, pelo menos, uma das duas faces do painel de vidro.
[0003] O polímero endurecido que forma o cordão perfilado é frequentemente um elastômero capaz de desempenhar o papel de junta entre a vidraça e a carroceria.
[0004] Os elastômeros mais comumente utilizados como material de encapsulação para a fabricação de tetos automotivas envidraçados são poliuretanos obtidos por moldagem por injeção-reação (RIM, do inglês reaction injection moulding). Os precursores, monômeros ou oligômeros, geralmente polióis e poliisocianatos, são injetados no molde onde reagem para formar uma rede tridimensional reticulada.
[0005] A encapsulação por RIM é particularmente apropriada, em particular para a fabricação de vidraças automotivas complexas, como tetos envidraçados, compreendendo não somente um painel de vidro e uma junta elastomérica, mas igualmente insertos metálicos de grande tamanho que desempenham um papel de reforço mecânico. Estas vidraças automotivas complexas podem compreender, adicionalmente, outras peças, parcialmente ou completamente incorporadas em encapsulação, como pinos de centralização ou suportes laterais.
[0006] A composição de encapsulação RIM, devido à sua fluidez muito elevada preenche perfeitamente mesmo os lugares difíceis de acesso da cavidade do molde.
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Além disso, a adesão do poliuretano reticulado à superfície do inserto metálico, geralmente protegido contra a corrosão por uma pintura aplicada por cataforese, é excelente.
[0007] A utilização de polímeros termoplásticos e, em particular, elastômeros termoplásticos (TPE) para a encapsulação de vidraças automotivas constitui uma alternativa muito interessante aos elastômeros termoendurecidos obtidos por RIM.
[0008] As juntas de vidraças automotivas à base de TPE são, com efeito, recicláveis, o que não é o caso das juntas à base de poliuretanos RIM. Aliás, a utilização de TPE faz desaparecer os problemas ligados à utilização de monômeros voláteis reativos e tóxicos como os isocianatos.
[0009] A fabricação de juntas a partir de elastômeros termoplásticos já foi implementada com sucesso para a encapsulação de vidraças automotivas simples e de tamanho relativamente modesto, como as vidraças laterais posteriores.
[0010] Para a encapsulação de vidraças automotivas de maior tamanho e, em particular, para vidraças automotivas, como tetos, compreendendo insertos metálicos sobremoldados tendo um papel de reforço mecânico, a utilização de TPE permanece problemática e não foi até agora visada em escala industrial.
[0011] Um dos problemas técnicos com os quais o versado na técnica é confrontado quando utiliza composições de encapsulação à base de TPE para fabricar juntas de vidraças complexas com insertos de grande tamanho é a obtenção de uma adesão insuficiente do TPE na superfície do inserto metálico. Estes insertos metálicos, por exemplo, perfilados de um comprimento de várias dezenas de centímetros, são geralmente revestidos com uma pintura depositada por cataforese. Esta pintura, geralmente constituída de um polímero catiônico termoendurecido, não apresenta afinidade particular para um polímero termoplástico. A adesão insuficiente entre o inserto e a junta termoplástica podería se converter em uma delaminação parcial ou total, depois a perda da integridade da vidraça.
[0012] A presente invenção é baseada na ideia de melhorar a adesão entre a junta de TPE e o inserto utilizando insertos previamente revestidos com uma camada de polipropileno e utilizando, como material elastomérico termoplástico, um composto de
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3/7 um TPE e polipropileno (composto TPE/PP). O composto TPE/PP injetado a quente amolece suficientemente o polipropileno do inserto para que as cadeias de polipropileno dos dois componentes possam se interpenetrar e formar uma ligação sólida.
[0013] O presente pedido tem, portanto, por objeto, um processo de fabricação de uma vidraça automotiva complexa compreendendo um painel de vidro, uma junta elastomérica e um inserto metálico sobremoldado pela junta elastomérica, compreendendo
- a inserção da borda de um painel de vidro e de um inserto metálico em um molde de encapsulação formando uma cavidade estanque em torno da borda do painel de vidro, o preenchimento da cavidade estanque contendo a borda do painel de vidro e o inserto metálico, por injeção de uma composição de encapsulação compreendendo um composto polipropileno (PP)/elastômero termoplástico (TPE) no estado fundido,
- o resfriamento da composição de encapsulação de modo a formar uma junta elastomérica em que é integrado o inserto metálico, a desmoldagem da junta elastomérica em que é integrado o inserto metálico, [0014] o processo sendo caracterizado pelo fato de que o referido composto PP/TPE compreender de 30 a 80% em peso, preferivelmente de 40 a 75% em peso e em particular de 45 a 70% em peso de polipropileno (PP), e pelo fato de que o inserto metálico é recoberto sobre toda a sua superfície, susceptível de entrar em contato com a composição de encapsulação, com um revestimento de polipropileno.
[0015] O painel de vidro a encapsular pode ser um painel de vidro de vidro mineral ou então de material plástico. Ele pode ser constituído de uma única folha de vidro ou de material plástico ou ser formado de duas ou mais de duas folhas de vidro ou de plástico, coladas uma à outra por meio do que se chama classicamente um intercalar de laminação, constituído geralmente de poli(butiral de vinila) (PVB) ou de copolímero poli(etileno-acetato de vinila) (EVA).
[0016] A ou as folhas de vidro e o intercalar de laminação podem ser coloridos, o
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4/7 painel de vidro, em seu conjunto, conservando, no entanto, uma certa transparência, com uma transmissão luminosa (TL) que está preferivelmente compreendida entre 10 e 50%, em particular entre 15 e 40%.
[0017] Em uma modalidade preferida do processo da invenção, o painel de vidro é um painel de vidro laminado constituído de duas folhas de vidro mineral coladas uma na outra por meio de um intercalar de laminação.
[0018] Como explicado na introdução, o processo da presente invenção é particularmente útil para painéis de vidro apresentando dimensões muito grandes, utilizáveis em vidraças complexas com os tetos envidraçados automotivos.
[0019] As dimensões do painel de vidro são preferivelmente tais que seu perímetro é pelo menos igual a 1 m, preferivelmente compreendido entre 1,0 m e 8,0 m, em particular entre 1,3 e 4,5 m, idealmente entre 1,5 e 4,0 m.
[0020] O inserto metálico introduzido no molde de encapsulação antes da injeção da composição de encapsulação tem preferivelmente dimensões muito grandes, por exemplo, um comprimento próximo de uma das dimensões do painel de vidro, por exemplo, um comprimento compreendido entre 10 cm e 1,5 m, em particular entre 15 e 1,2 m.
[0021] A superfície do inserto metálico susceptível de entrar em contato com a composição de encapsulação é tipicamente uma superfície de várias dezenas de centímetros quadrados, ou mesmo de várias centenas de centímetros quadrados, em particular compreendida entre 10 cm2 e 1000 cm2. O processo da presente invenção pode ser, como evidente, implementado para insertos de menor tamanho tendo uma superfície de contato inferior a 10 cm2, mas a sua utilidade seria menor porque é pouco provável que uma eventual delaminação entre a superfície do inserto e a junta sobremoldada conduza a uma perda da integridade da vidraça.
[0022] O termo “elastômero termoplástico (TPE)” designa materiais poliméricos heterogêneos comportando domínios rígidos (ou duros) e domínios flexíveis (ou moles). Estes materiais apresentam um comportamento de elastômero em um domínio limitado de temperaturas englobando a temperatura ambiente, e adotam, em temperaturas superiores à temperatura de amolecimento dos domínios rígidos, um
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5/7 comportamento plástico e podem, portanto, ser empregados como polímeros termoplásticos.
[0023] Os elastômeros termoplásticos são conhecidos e sua nomenclatura e sua classificação são definidas na norma ISO 18064.
[0024] Os elastômeros termoplásticos, utilizados para o processo de acordo com a invenção, são preferivelmente escolhidos no grupo constituído nos polímeros seguintes:
- borracha de monômero etileno-propileno-dieno (EPDM) não vulcanizada,
- borracha de monômero etileno-propileno-dieno (EPDM) parcialmente vulcanizada, e
- elastômeros termoplásticos de estireno (TPE-S), como os copolímeros de blocos poli(estireno-b-butadieno-b-estireno) (SBS), os copolímeros de blocos poli(estireno-b-(etileno-butileno)-b-estireno) (SEBS) e os copolímeros de blocos poli(estireno-b-(etileno-propileno)-b-estireno) (SEPS).
[0025] Quando estes TPE são misturados com polipropileno, o composto TPE/PP obtido apresenta igualmente propriedades de elastômero termoplástico, isto é, um comportamento elástico em certo domínio de temperatura englobando a temperatura ambiente (20°C) e um comportamento termoplástico além deste domínio de temperatura.
[0026] O polipropileno não melhora apenas a adesão entre a junta sobremoldada e o inserto metálico, mas aumenta, igualmente, de modo vantajoso, a dureza Shore A das juntas obtidas.
[0027] A composição de encapsulação utilizada no processo da invenção contém, além do composto TPE/PP, um ou vários aditivos que têm principalmente por função reduzir a viscosidade da composição de encapsulação a quente, diminuir os custos do material final obtido, e/ou aumentar a estabilidade física ou química do material final obtido.
[0028] Os aditivos redutores de custos são, por exemplo, cargas minerais como giz, caulim, talco, óxido de zinco e negro de fumo. Eles podem estar presentes em
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6/7 uma quantidade compreendida tipicamente entre 1 e 15%, preferivelmente entre 2 e 10% em peso, com relação ao peso total da composição de encapsulação. A presença de tais cargas minerais aumenta a dureza Shore A das juntas formadas.
[0029] Os óleos, preferivelmente óleos minerais, servem de adjuvantes de aplicação e permitem reduzir a temperatura de transição vítrea e fluidificar a composição de encapsulação quente. Eles estão presentes, por exemplo, à razão de 10 a 50%, preferivelmente de 20 a 45% em peso, com relação ao peso total da composição de encapsulação. A sua presença tem pouco efeito na dureza da junta final.
[0030] E, por fim, agentes estabilizantes antioxidantes ou anti-UV podem igualmente estar presentes em baixa quantidade, geralmente inferior a 1% em peso.
[0031] A quantidade total de tais aditivos não deve, no entanto, ultrapassar um limite superior de cerca de 30 a 35% em peso e a composição de encapsulação compreende preferivelmente entre 35 e 65% em peso, preferivelmente entre 45% e 60% em peso, e em particular entre 50 e 57% em peso de composto PP/TPE, com relação ao peso total da composição de encapsulação.
[0032] Composições de encapsulação prontas para uso contendo um composto PP/TPE e aditivos (óleos minerais/cargas minerais/agentes estabilizantes) estão disponíveis no mercado pelas empresas TEKNOR APEX, EXXON, KRAIBURG, MCPP, MULTIBASE.
[0033] A composição de encapsulação é injetada preferivelmente a uma temperatura compreendida entre 170°C e 260°C, em particular entre 170°C e 220°C, sob uma pressão compreendida entre 15 bars e 120 bars, preferivelmente entre 15 bars e 80 bars.
[0034] O “endurecimento” da composição de encapsulação é obtido por simples resfriamento, ativo ou passivo, de preferência ativo, do molde e do material de encapsulação. Em outros termos, a etapa de endurecimento não compreende etapa de aquecimento tendo em vista a reticulação química da composição de encapsulação.
[0035] A desmoldagem da junta é obtida, com vantagem, antes do resfriamento
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7/7 completo até a temperatura ambiente, por exemplo, a uma temperatura compreendida entre 40 e 120°C.
[0036] Os insertos metálicos sobremoldadas podem ser de qualquer material metálico. Eles são preferivelmente de aço. Eles podem eventualmente ser recobertos com um revestimento de superfície, orgânico ou mineral, como, por exemplo, uma camada de tinta depositada por cataforese, que protege os mesmos de modo eficaz contra a corrosão.
[0037] O revestimento de polipropileno dos insertos metálicos pode, portanto, estar em contato direto com a superfície metálica ou pode, então, ser depositado na camada de tinta depositada por cataforese. A espessura do revestimento de polipropileno está compreendida com vantagem entre 0,1 e 5 mm, preferivelmente entre 0,5 e 4 mm, e em particular entre 1 e 3 mm, estas faixas não englobando a espessura de uma eventual camada de tinta depositada por cataforese. O revestimento de polipropileno pode ser depositado, por exemplo, sob a forma de tinta em pó que, sob a ação do calor, se transforma em película.
[0038] O revestimento de polipropileno é constituído, com vantagem, de pelo menos 95% em peso, preferivelmente de pelo menos 98% em peso e idealmente 100% em peso de polipropileno. Notadamente, ele é preferivelmente isento de cargas minerais.

Claims (8)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Processo de fabricação de uma vidraça automotiva complexa compreendendo um painel de vidro, uma junta elastomérica e um inserto metálico sobremoldado pela junta elastomérica, compreendendo
    - a inserção da borda de um painel de vidro e de um inserto metálico em um molde de encapsulação formando uma cavidade estanque em torno da borda do painel de vidro,
    - o preenchimento da cavidade estanque contendo a borda do painel de vidro e o inserto metálico, por injeção de uma composição de encapsulação compreendendo um composto polipropileno (PP)/elastômero termoplástico (TPE) no estado fundido,
    - o resfriamento da composição de encapsulação de modo a formar uma junta elastomérica na qual é integrado o inserto metálico, a desmoldagem da junta elastomérica na qual é integrado o inserto metálico, o processo sendo caracterizado pelo fato de que o referido composto PP/TPE compreende de 30 a 80% em peso, preferivelmente de 40 a 75% em peso e, em particular, de 45 a 70% em peso de polipropileno (PP), e pelo fato de que o inserto metálico é recoberto sobre toda a sua superfície, susceptível de entrar em contato com a composição de encapsulação, com um revestimento de polipropileno.
  2. 2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a superfície do inserto susceptível de entrar em contato com a composição de encapsulação está compreendida entre 10 cm2 e 1000 cm2.
  3. 3. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o TPE é escolhido entre
    - uma borracha de monômero etileno-propileno-dieno não vulcanizada (EPDM),
    - uma borracha de monômero etileno-propileno-dieno parcialmente vulcanizada (EPDM), e
    - elastômeros termoplásticos estirênicos (TPE-S), tais como os copolímeros em blocos de poli(estireno-b-butadieno-b-estireno) (SBS), copolímeros
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    2/2 em blocos de poli(estireno-b-(etileno-butileno)-b-estireno) (SEBS) e copolimeros em blocos de poli(estireno-b-(etileno-propileno)-b-estireno) (SEPS).
  4. 4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o revestimento de polipropileno recobrindo o inserto metálico tem uma espessura compreendida entre 0,1 e 5 mm, preferivelmente entre 0,5 e 4 mm, em particular entre 1 e 3 mm.
  5. 5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a composição de encapsulação contém, adicionalmente, cargas minerais como giz, caulim, talco, óxido de zinco e negro de fumo, aditivos de aplicação como óleos, preferivelmente óleos minerais, ou agentes estabilizantes antioxidantes ou anti-UV.
  6. 6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a composição de encapsulação compreende entre 35 e 65% em peso, preferivelmente entre 45% e 60% em peso, em particular entre 50 e 57% em peso de composto PP/TPE, em relação ao peso total da composição de encapsulação.
  7. 7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a composição de encapsulação é injetada a uma temperatura compreendida entre 170°C e 260°C, preferivelmente entre 170°C e 220°C, sob uma pressão compreendida entre 15 bars e 120 bars, preferivelmente entre 15 bars e 80 bars.
  8. 8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a etapa de resfriamento da composição de encapsulação fluida é obtida por resfriamento ativo do molde de encapsulação.
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