ES2303878T3 - Sistema de fijacion y metodo para la formacion del mismo. - Google Patents
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Abstract
Sistema de fijación (10) para un artículo de fabricación, que comprende: a.un primer elemento (12) que tiene una primera pestaña que proporciona una primera superficie de fijación (34), b.un segundo elemento (14) que tiene una segunda pestaña que proporciona una segunda superficie de fijación (68); estando la segunda superficie opuesta a la primera superficie, siendo por lo menos, uno de los primeros y segundos elementos un panel, caracterizado porque c.un material adhesivo estructural (74) activado por el calor está adherido a la primera superficie (34) y a la segunda superficie (68), teniendo el material adhesivo estructural una resistencia a la tracción, por lo menos, de 12 Mpa.
Description
Sistema de fijación y método para la formación
del mismo.
La presente invención se refiere en general a un
sistema de fijación para unir elementos de un artículo fabricado y a
un método para la formación del mismo. Más particularmente, la
presente invención se refiere a un sistema de fijación para la unión
del techo de un vehículo automóvil con uno o varios paneles de la
carrocería del vehículo.
El documento
EP-A-1108640 da a conocer una
disposición para el montaje de un panel de techo para vehículos que
cumple con las características del preámbulo de la reivindicación
1.
Durante muchos años, la industria del transporte
ha estado interesada en el diseño de sistemas de fijación para
elementos o componentes de vehículos automóviles. Más recientemente,
dichos sistema de fijación han sido configurados para proporcionar
divisiones, cierre, refuerzo estructural o similares además de
proporcionar una fijación para los componentes del vehículo. Para el
diseño de dichos sistema de fijación, deben tenerse en cuenta
diversos factores concurrentes. Por ejemplo, y sin que sirva de
limitación, dichos factores pueden incluir la resistencia de la
fijación entre los componentes, el coste del sistema de fijación, la
apariencia estética del sistema, combinaciones de los mismos, o
similares. De este modo, la presente invención pretende dar a
conocer un sistema de fijación mejorado que tiene en cuenta uno o
varios de estos factores.
La presente invención está dirigida a un sistema
de fijación que tiene una utilidad particular para la unión de los
componentes de un vehículo automóvil. Según un aspecto preferente de
la invención, el sistema de fijación incluye uno o varios paneles
del techo de un vehículo automóvil y uno o varios paneles de la
carrocería del vehículo (por ejemplo, los paneles laterales
exteriores de la carrocería). Los paneles del sistema incluyen
habitualmente cada uno de ellos, una o varias pestañas que de manera
cooperativa dejan uno o varios espacios cuando los paneles están
posicionados uno con respecto al otro. El espacio o los espacios
están rellenos de manera preferente, por lo menos parcialmente, con
una banda de material adhesivo y una banda de material sellador o de
cierre. El espacio que ha sido llenado mediante el material de
cierre, está abierto generalmente hacia el exterior del vehículo.
De este modo, el material de cierre, una vez situado en el interior
del espacio, está habitualmente expuesto al entorno que rodea el
vehículo. A su vez, es preferente que el material de cierre
proporcione una superficie estéticamente agradable, pintada o
recubierta de otra forma, si así se desea. En particular, es
preferente que el material de cierre pueda ser pintado con un
acabado de Clase B o de Clase A.
En líneas generales, el sistema de fijación
puede utilizar una tecnología y unos procesos tales como los dados a
conocer en las patentes USA Nºs 4.922.596, 4.978.562, 5.124.186,
5.884.960, 6.467.834 y 6.482.486. Preferente el material de cierre
y/o el material adhesivo de la presente invención, constituyen un
medio de absorción de energía y un material de unión activado
mediante calor. El material adhesivo puede ser un material que puede
formar espuma o expansionarse, que puede comprender una resina
basada en epoxy, tal como la espuma estructural L5204, L5206, L5207,
L5208 ó L5209, comercialmente disponibles en L & L Products de
Romeo, Michigan. Unos materiales adicionales que pueden formar
espuma o expansionarse y que pueden ser utilizados en la presente
invención, incluyen otros materiales que son adecuados como medios
de unión y que pueden ser espumas activadas por el calor que se
activan y se expansionan para llenar una cavidad deseada o para
ocupar un espacio deseado o que actúan cuando son sometidos a
temperaturas como las que habitualmente se encuentran en la
industria del automóvil en las operaciones de
"e-coat" (recubrimiento electrolítico) y en
otras operaciones de pintado.
Aunque son posibles otros materiales activados
por el calor, los materiales preferentes activados por el calor para
los materiales de cierre o adhesivos son expansionables o no
expansionables, pero preferentemente son compuestos poliméricos que
pueden fluir, y que preferentemente son activados para formar
espuma, fluir o cambiar de estado de otra forma, cuando están
sometidos a una operación de calentamiento en una operación típica
de pintura en el montaje de un automóvil. Por ejemplo, y sin
limitaciones, en una realización los materiales pueden ser espumas
poliméricas basadas en copolímeros o terpolímeros de etileno que
poseen una alfa-olefina. Como copolímero o
terpolímero, el polímero está compuesto de dos o tres monómeros
diferentes, es decir, moléculas pequeñas con una reactividad química
elevada que son capaces de conectarse con moléculas similares. Entre
los ejemplos de polímeros particularmente preferentes pueden
incluirse acetato de etileno vinilo, EPDM o una mezcla de los
mismos. Sin limitaciones, otros ejemplos de composiciones
preferentes de espumas disponibles comercialmente, incluyen
materiales basados en polímeros disponibles comercialmente en
L&L Products, Inc. de Romeo, Michigan, bajo denominaciones tales
como L-2105, L-2100,
L-7005 ó L-2018,
L-7101, L-7102,
L-2411, L-2412,
L-4141, L-3050,
L-3051, L-3052, etc. y pueden
comprender materiales en base polimérica tanto de celda cerrada como
abierta.
Se considera que los materiales de cierre y/o
adhesivos pueden ser suministrados y puestos en contacto con los
elementos del montaje, mediante una diversidad de sistemas de
suministro que incluyen, pero no están limitados a, un montaje
mecánico de fijación rápida, técnicas de extrusión conocidas
habitualmente en la técnica, así como una técnica de un
mini-aplicador de acuerdo con la descripción de la
patente USA de propiedad común Nº 5.358.397 ("Aparato para la
extrusión de materiales que pueden fluir"). En esta realización
no limitativa, el material o medio incluye o está, por lo menos
parcialmente, recubierto con un polímero activo que tiene
características de amortiguación, o con otros polímeros activados
mediante calor (por ejemplo, un adhesivo de fusión en caliente
basado en un polímero que puede ser conformado, o una espuma
estructural expansionable, entre cuyos ejemplos pueden incluirse
polímeros de olefinas, polímeros de vinilo, polímeros termoplásticos
que contienen goma, epoxys, uretanos o similares) en los que el
material que puede formar espuma o expansionarse puede ser de
aplicación rápida en la superficie o substrato escogido; dispuesto
en cordones o gránulos para ser situado a lo largo del substrato o
elemento escogido por medio de extrusión; situado a lo largo del
substrato mediante la utilización de tecnología de divisiones; una
aplicación de moldeo por inyección según descripciones bien
conocidas en la técnica; sistemas de aplicación por bombeo que
pueden incluir la utilización de un sistema de tabique y cámara de
aire; y aplicaciones pulverizables.
Las características y aspectos inventivos de la
presente invención serán más evidentes a partir de la lectura de la
siguiente descripción detallada, de las reivindicaciones y los
dibujos, los cuales se describen brevemente a continuación:
La figura 1 es una vista, en perspectiva, de una
sección en corte de un sistema de fijación a modo de ejemplo según
un aspecto preferente de la presente invención.
La figura 2 es una vista, en perspectiva, de una
sección en corte de otro sistema de fijación a modo de ejemplo según
un aspecto preferente de la presente invención.
La figura 3(a) es una vista en sección de
otro sistema de fijación a modo de ejemplo según un aspecto
preferente de la presente invención.
La figura 3(b) es una vista en sección de
otro sistema de fijación a modo de ejemplo según un aspecto
preferente de la presente invención.
La figura 4 es una vista, en perspectiva, de una
sección en corte de otro sistema de fijación a modo de ejemplo,
según un aspecto preferente de la presente invención.
La presente invención se basa en proporcionar un
sistema de fijación mejorado para interconectar varios elementos de
un artículo fabricado. El sistema de fijación ha encontrado una
utilidad particular en vehículos automóviles, aunque se considera
que el sistema puede ser aplicado a una diversidad de artículos
fabricados, tales como aviones, barcos, edificios, muebles o
similares.
De acuerdo con ello, el sistema de fijación de
la presente invención incluye típicamente lo siguiente:
- 1)
- un primer elemento (por ejemplo, un panel de un vehículo automóvil) que tiene una primera pestaña que proporciona una primera superficie de fijación;
- 2)
- un segundo elemento (por ejemplo, otro panel de un vehículo automóvil) que tiene una segunda pestaña que proporciona una segunda superficie opuesta a la primera superficie, siendo un panel, por lo menos, uno de los primeros elementos y segundos elementos;
- 3)
- un material adhesivo estructural activado por el calor, adherido a la primera superficie y a la segunda superficie, teniendo el material adhesivo estructural una resistencia a la tracción, por lo menos, de 12 Mpa;
- 4)
- de manera opcional, un material de cierre posicionado para cerrar o sellar un espacio entre el primer elemento y el segundo elemento.
Haciendo referencia a la figura 1, en ella está
ilustrada una realización preferente de un sistema de fijación (10)
formado según la presente invención. El sistema incluye un primer
elemento tal como un techo (12) de un vehículo automóvil y un
segundo elemento, tal como un panel (14) de la carrocería del
vehículo. En la realización mostrada, el techo (12) incluye un
primer panel exterior (16) del techo (por ejemplo, el panel exterior
del techo de la carrocería) habitualmente opuesto a un segundo panel
interior (18) del techo (por ejemplo, el arco del techo) aunque se
considera que el techo (12) puede incluir solamente un panel.
Por lo menos, el único panel (14) de la
carrocería puede ser un carril del techo, un panel lateral de la
carrocería (por ejemplo, un cuarto de panel, un panel lateral o un
panel de puerta) o similar. En la realización ilustrada, el sistema
de fijación (10) está representado únicamente para un lado del
vehículo, sin embargo, se considera que el sistema (10) puede ser
aplicado, por supuesto, a ambos lados del vehículo y posiblemente en
los bordes delantero y posterior del techo (12).
En la realización a modo de ejemplo de la figura
1, el panel exterior (16) del techo de la carrocería está orientado
de manera substancialmente horizontal y generalmente está curvado de
modo que abarca el techo (12) del vehículo. Un borde lateral (22)
del panel (16) del techo de la carrocería incluye una parte en forma
de arco (24) que conecta el panel (16) del techo de la carrocería
con una pestaña (26) que se extiende en sentido descendente.
Preferentemente, la pestaña (26) coincide substancialmente con el
borde lateral (22) del panel (16) del techo de la carrocería y se
extiende, por lo menos parcialmente, hacia el interior volviendo
hacia el panel (16) del techo de la carrocería, hacia el vehículo o
hacia ambos. En la realización mostrada, la pestaña (26) incluye
asimismo un extremo distal (28) que se muestra como un extremo
libre. La pestaña (26) proporciona asimismo una superficie de
fijación (34).
El panel (18) del arco del techo del sistema de
fijación (10) a modo de ejemplo de la figura 1, tiene asimismo
generalmente forma de arco y substancialmente refleja la orientación
horizontal del panel exterior (16) del techo de la carrocería de
modo que abarca el techo (12) del vehículo aunque esto no es
preciso. Preferentemente, el panel (16) del arco del techo tiene una
o varias pestañas (40), (42) que se extienden desde un borde lateral
(44) del panel (18) del arco del techo. En la realización particular
mostrada, una primera pestaña (40) se extiende en sentido
descendente en un ángulo obtuso (48), alejándose del panel (18) del
arco del techo, y una segunda pestaña (42) se extiende desde un
extremo de la primera pestaña (40) hacia el exterior, alejándose del
panel (18) del arco del techo. Asimismo, tal como se muestra, la
segunda pestaña (42) se extiende substancialmente paralela al panel
(18) del arco del techo.
El panel lateral exterior (14) de la carrocería,
a modo de ejemplo del sistema de fijación (10) de la figura 1, está
orientado de manera substancialmente vertical y tiene un borde
lateral (54) que incluye una parte curvada (56) que conecta el panel
exterior (14) de la carrocería con una o varias pestañas (58), (60).
En la realización particular mostrada, una primera pestaña (58) se
extiende en sentido descendente en un ángulo agudo (66) desde el
panel exterior (14) de la carrocería, y una segunda pestaña (60) se
extiende desde un extremo de la primera pestaña (58) hacia el
exterior, separándose del panel exterior (14) de la carrocería.
Preferentemente, la segunda pestaña (60) se extiende
substancialmente perpendicular al panel exterior (14) de la
carrocería. Tal como se muestra, la primera pestaña (58)
proporciona, por lo menos una superficie de fijación (68).
El sistema de fijación (10) ilustrado en la
figura 1, incluye asimismo, por lo menos, un material adhesivo y,
por lo menos, un material de estanqueización o de cierre.
Preferentemente, el material adhesivo, el material de cierre, o
ambos pueden fluir, expansionarse o ambas cosas al ser sometidos al
calor. Además, más adelante se describen las composiciones químicas
del material adhesivo y del material de cierre. En la figura 1, el
sistema de fijación (60) incluye una banda (74) de material adhesivo
y una banda (76) de material de cierre, las cuales se extienden a lo
largo de los bordes laterales (22), (54), respectivamente, del panel
exterior (18) del techo y del panel exterior (14) de la carrocería.
En la realización preferente ilustrada, tanto la banda (74) de
material adhesivo como la banda (76) de material de cierre están
situadas en el interior de un espacio (78) entre las superficies de
fijación (34), (68), con respecto a las pestañas (26), (58) del
panel exterior (14) del techo y del panel exterior lateral (14).
Preferentemente, el material de cierre está situado, con respecto
al vehículo, al exterior del material adhesivo. En el caso del
material de cierre, es asimismo preferente que esté, por lo menos
parcialmente, dispuesto entre el material adhesivo y el entorno
exterior del vehículo, de tal modo que el material de cierre impide
que el material adhesivo sea visible desde el exterior del vehículo.
Tal como se muestra, el material de cierre puede ser visible desde
el exterior del
vehículo.
vehículo.
Haciendo referencia a la figura 2, en ella se
ilustra una realización preferente a modo de ejemplo de un sistema
de fijación (80) según la presente invención. El panel exterior (14)
de la carrocería y el panel en arco (18) del techo, son
substancialmente idénticos a los descritos en la figura 1, y les han
sido asignadas las designaciones numerales correspondientes. Sin
embargo, el sistema de fijación (80) de la figura 2 incluye un panel
exterior (84) del techo diferente, una banda (86) de material
adhesivo posicionada de manera diferente y una banda (88) de
material de cierre posicionada de manera diferente, a todas las
cuales les han sido asignadas designaciones numerales diferentes de
las de la designación de la figura 1.
El panel exterior (84) del techo, del sistema de
fijación (80) del ejemplo de la figura 2, generalmente es curvado y
substancialmente refleja la orientación horizontal del panel en
forma de arco (18) del techo, ya que abarca el techo (12) del
vehículo, aunque esto no es preciso. Preferentemente, el panel
exterior (84) del techo tiene una o varias pestañas (90), (92), (94)
que se extienden desde un borde lateral (96) del panel (84) del
techo. En la realización particular mostrada, una primera pestaña
(90) se extiende en sentido descendente en un ángulo obtuso (98),
separándose del panel (84) del techo, y una segunda pestaña (92) se
extiende desde un extremo de la primera pestaña (90) hacia el
exterior, separándose del panel del techo (84). De manera adicional,
una tercera pestaña (94) que se extiende en sentido descendente, se
extiende desde un extremo de la segunda pestaña (92).
Preferentemente, la segunda pestaña (92) se extiende
substancialmente paralela al panel exterior (84) del techo, aunque
no es preciso. Asimismo, en el caso de las primeras pestañas (40),
(90), respectivamente, del panel en arco (18) del techo y del panel
exterior (84) del techo, es preferente que estén opuestas entre sí,
y en el caso de las segundas pestañas (42), (92), respectivamente,
del panel en forma de arco (18) del techo y del panel exterior (84)
del techo, que estén asimismo opuestas entre sí. Además, en la
realización ilustrada, las segundas pestañas (42), (92),
respectivamente, incluyen las superficies de fijación (110), (112)
que asimismo están opuestas entre sí.
La banda (86) de material adhesivo en el sistema
(80) del ejemplo de la figura 2, está situada preferentemente en un
espacio (116) entre las superficies de fijación (110), (112) de las
segundas pestañas (42), (92), respectivamente, del panel en arco
(18) del techo y del panel exterior (84) del techo. La banda (88) de
material de cierre está situada preferentemente con una separación
(118) entre la tercera pestaña (94) del panel exterior (84) del
techo y la primera pestaña (58) del panel exterior (14) de la
carrocería. En la realización mostrada, tanto la banda (86) de
material adhesivo como la banda (88) de material de cierre se
extienden de forma continua o discontinua, adyacentes a los bordes
laterales (54), (96) del panel exterior (84) del techo y del panel
exterior (14) de la carrocería.
En las figuras 3(a) y 3(b), se
ilustran ejemplos alternativos de los sistemas de fijación (150),
(152) según la presente invención. Los sistemas alternativos (150),
(152) que son substancialmente similares a los sistemas de las
figuras 1 y 2 con la excepción de que las pestañas están dispuestas
de manera diferente y de que los materiales adhesivos y/o de cierre
han sido colocados en posiciones diferentes. De este modo, para
evitar repeticiones, solamente se comentan las disposiciones de la
pestaña y las posiciones del material adhesivo y/o de cierre.
Haciendo referencia específicamente a la figura
3(a), el sistema de fijación (150), ilustrado a modo de
ejemplo, incluye el panel exterior (14) de la carrocería, tal como
está ilustrado en las figuras 1 y 2. El sistema de fijación (150)
incluye asimismo un panel exterior (154) del techo que tiene una o
varias pestañas (160), (162), (164) que se extienden desde un borde
lateral (166) del panel (154) del techo. En la realización
particular mostrada, una primera pestaña (160) se extiende en
sentido descendente en un ángulo obtuso (168), separándose del panel
del techo (154), y una segunda pestaña (162) se extiende desde un
extremo de la primera pestaña (160) hacia el exterior, separándose
del panel del techo (154). De manera adicional, una tercera pestaña
(164) que se extiende en sentido ascendente, se prolonga desde un
extremo de la segunda pestaña (162). Preferentemente, la segunda
pestaña (162) se extiende substancialmente paralela al panel
exterior (154) del techo. Es asimismo preferente que la tercera
pestaña (164) del panel exterior (154) del techo esté opuesta a la
primera pestaña (58) del panel exterior (14) de la carrocería, de
tal modo que las pestañas (164), (58), respectivamente, proporcionen
superficies de fijación (170), (172) que asimismo están opuestas
entre sí.
En el sistema (150), a modo de ejemplo, de la
figura 3(a), una banda (176) de material adhesivo está
situada preferentemente en un espacio (186) entre las superficies de
fijación (170), (172) de la primera y la tercera pestañas (58),
(164), respectivamente, del panel lateral exterior (14) y del panel
exterior (154) del techo. Una banda (188) de material de cierre está
situada asimismo de manera preferente en el interior del espacio
(186). Preferentemente, el material de cierre está al exterior del
material adhesivo con respecto al vehículo. En la realización
mostrada, tanto la banda (176) de material adhesivo como la banda
(188) de material de cierre se extienden de manera continua o
discontinua adyacentes a los bordes laterales (166), (57) del panel
exterior (154) del techo y del panel exterior (14) de la
carrocería.
Haciendo referencia en particular a la figura
3(b), el sistema de fijación (152), ilustrado a modo de
ejemplo, incluye un panel exterior (204) de la carrocería,
substancialmente tal como está ilustrado en las figuras 1 y 2, con
la excepción de que una tercera pestaña adicional (206) se extiende
en sentido ascendente desde un extremo de la segunda pestaña (60).
El sistema de fijación (152) incluye asimismo un panel exterior
(214) del techo que tiene una o varias pestañas (216) que se
extienden desde un borde lateral (218) del panel (214) del techo. En
la realización particular mostrada, solamente se extiende una
primera pestaña (216) en sentido descendente en un ángulo obtuso
(222), separándose del panel del techo (214). Preferentemente, la
tercera pestaña (206) del panel (204) de la carrocería se extiende
substancialmente paralela a la primera pestaña (216) del panel del
techo (214). Asimismo, es preferente que la primera pestaña (216)
del panel exterior (214) del techo esté opuesta a la tercera
pestaña (206) del panel exterior (204) de la carrocería de tal modo
que las pestañas (216), (208), respectivamente, proporcionen
superficies de fijación (230), (232) que asimismo están opuestas
entre sí.
En el sistema (152) a modo de ejemplo de la
figura 3(b), una banda (240) de material adhesivo está
situada preferentemente en un espacio (246) entre las superficies de
fijación (230), (232) de la primera y tercera pestañas (216), (206),
respectivamente, del panel exterior (214) del techo y del panel
lateral exterior (204). Una banda (242) de material de cierre está
asimismo situada preferentemente en el interior del espacio (246) o
adyacente al mismo. En la realización mostrada, tanto la banda (240)
de material adhesivo como la banda (242) de material de cierre se
extienden de manera continua o discontinua adyacentes a los bordes
laterales (218), (244) del panel exterior (214) del techo y del
panel exterior (204) de la carrocería.
Se considera que la banda de material adhesivo y
la banda de material de cierre pueden estar formadas del mismo
material y pueden llevar a cabo funciones similares y/o diferentes.
De este modo, el material adhesivo puede estar formado de un
material diferente que el material de cierre, y cada uno de los
materiales puede realizar funciones diferentes.
Se considera asimismo que una única banda de
material adhesivo puede proporcionar la única conexión entre los
paneles del automóvil y puede ser utilizada sin un material de
cierre separado. En este caso, el material adhesivo es asimismo
capaz de presentar preferentemente las propiedades del material de
cierre (es decir, puede ser pintado y estéticamente agradable).
Además, un material adhesivo de este tipo, es preferentemente un
material que no se expansiona o que únicamente puede expansionarse
ligeramente, con propiedades de resistencia, tal como se comentará
más adelante.
El material adhesivo puede ser un material que
puede expansionarse o formar espuma, que es activado para
expansionarse y que fragua a continuación para formar una fuerte
unión entre las superficies adyacentes (por ejemplo, las superficies
de fijación). Cuando es expansionable, el material adhesivo sufre
preferentemente una expansión volumétrica no superior al 500%, más
preferentemente no superior al 100% e incluso más preferentemente no
superior al 50%, con respecto al volumen original sin expansionar.
Por supuesto, dentro de la presente invención se contemplan también
niveles de expansión más elevados. El material adhesivo puede ser
asimismo un material no expansionable, que puede ser activado por el
calor o no serlo. De manera ventajosa, unos niveles de expansión
menores pueden contribuir a mantener unas superficies más lisas y
estéticamente más agradables para el material adhesivo, el material
de cierre, o para ambos.
En una realización, el material adhesivo está
formado por un material de refuerzo de una resistencia a la
compresión elevada, activado por el calor, y que tiene
características de poder formar espuma. Generalmente, el material
puede ser seco al tacto o pegajoso, y puede ser colocado en las
superficies de los elementos en cualquier forma de disposición
deseada, en cualquier posición o de cualquier espesor, pero
preferentemente es de un espesor substancialmente uniforme. A modo
de ejemplo, un material expansionable es la espuma estructural
L-5204 disponible en L&L Products, Inc. de
Romeo, Michigan. La resistencia (es decir, la resistencia a la
tracción) del material adhesivo, por lo menos, es de unos 12 Mpa y
preferentemente, por lo menos, de unos 20 Mpa.
Aunque son posibles otros materiales activados
por el calor para el material adhesivo, un material preferente
activado por el calor es un plástico expansionable, y
preferentemente un material que pueda formar espuma. Un material
particularmente preferente es una espuma estructural basada en
epoxy. Por ejemplo, sin limitaciones, la espuma estructural puede
ser un material basado en epoxy que incluye un copolímero o un
terpolímero de etileno que puede poseer una
alfa-olefina. Como copolímero o terpolímero, el
polímero está compuesto de dos o tres monómeros diferentes, es
decir, moléculas pequeñas con reactividad química elevada que son
capaces de conectarse con moléculas similares.
En la técnica se conocen un cierto número de
espumas estructurales de refuerzo basadas en epoxy, y pueden ser
utilizadas asimismo para producir el material adhesivo de espuma
estructural. Una espuma estructural típica incluye un material base
polimérico, tal como una resina epoxy o un polímero basado en
etileno, el cual cuando está acompañado de los ingredientes
apropiados (habitualmente un producto para el hinchado y el
fraguado), se expansiona y fragua de una manera fiable y predecible
mediante la aplicación de calor o la aparición de unas condiciones
ambientales determinadas. Desde un punto de vista químico, en el
caso de un material activado térmicamente, la espuma estructural se
fabrica habitualmente, inicialmente como un material termoplástico
que puede fluir antes de fraguar. En el fraguado queda reticulado,
lo cual hace que el material no pueda seguir fluyendo. Un ejemplo de
una composición de una espuma estructural preferente para el
material adhesivo es un material basado en epoxy que está
disponible comercialmente en L&L Products, Inc. de Romeo,
Michigan, bajo las denominaciones L5206, L5207, L5208, L5209, XP321
y XP721.
Una ventaja de los materiales preferentes de
cierre y adhesivos sobre los materiales de la técnica anterior, es
que pueden ser procesados de diversas formas. Los materiales
preferentes pueden ser procesados mediante moldeo por inyección,
moldeo por extrusión y compresión o con un miniaplicador. Esto
permite la formación y la creación de diseños de piezas que superan
la capacidad de la mayor parte de los materiales de la técnica
anterior. En una realización preferente, la espuma estructural (en
su estado sin fraguar) generalmente es seca o relativamente no es
pegajosa al tacto. Además, los materiales adhesivos y de cierre
pueden ser aplicados a las superficies de fijación de los paneles,
antes o después del montaje de los paneles al vehículo o entre
sí.
Preferentemente, el material de cierre tiene una
o varias características distintivas. En una de ellas, el material
de cierre está formado preferentemente, por lo menos parcialmente,
de un elastómero o de un elastómero que contiene un producto de
adición para proporcionar un cierre mejorado y/o características
estéticas a los paneles del vehículo. Como tal, el material de
cierre incluye preferentemente, por lo menos un 30% en peso de
elastómero, un elastómero que contiene un producto de adición o una
combinación de los mismos, y más preferentemente, por lo menos un
50% en peso de elastómero, un elastómero que contiene un producto de
adición o una combinación de los mismos.
Entre los ejemplos de elastómeros adecuados que
pueden incluir o no productos de adición, se incluyen sin
limitación, goma natural, goma de
estireno-butadieno, poliisopreno, poliisobutileno,
polibutadieno, copolímeros de isopreno-butadieno,
neopreno, goma de nitrilo (por ejemplo, un nitrilo de butilo tal
como nitrilo de butilo terminado en carboxi), goma de butilo,
elastómeros de polisulfuro, elastómero acrílico, elastómeros de
acrilonitrilo, goma de silicona, polisiloxanos, goma de poliéster,
elastómero de condensación asociado con diisocianato, EPDM (gomas de
etileno-propileno dieno), polietileno
clorosulfonado, hidrocarburos fluorados y similares. En una
realización, se utiliza goma de neumáticos reciclada.
Otra característica deseable para el material de
cierre es la capacidad de poder ser pintado o dotado de
recubrimiento. En realizaciones preferentes, el material de cierre
puede estar recubierto o pintado para proporcionar una superficie
del material de cierre con un acabado de clase B o de clase A. En el
documento EP 1326922 A1, titulado "Material que puede ser
pintado", se da a conocer un ejemplo de un material de cierre
adecuado.
Aunque se han dado a conocer los materiales
preferentes para la fabricación de los materiales adhesivos o de
cierre, los materiales pueden estar formados asimismo de otros
materiales, siempre que el material seleccionado pueda ser activado
mediante el calor o activado de otra forma por unas ciertas
condiciones ambientales (por ejemplo, humedad, presión, tiempo o
similar) y fragüe de una manera predecible y fiable bajo condiciones
apropiadas para la aplicación seleccionada. Uno de tales materiales
es la resina basada en epoxy dada a conocer en la patente USA Nº
6.131.897. Otros materiales posibles incluyen, pero no están
limitados a los mismos, materiales de poliolefinas, copolímeros y
terpolímeros, por lo menos con un material del tipo de monómero y
alfaolefina, materiales de fenol/formaldehído, materiales fenoxi, y
materiales de poliuretano con elevadas temperaturas de transición a
cristal. Consultar asimismo las patentes USA Nºs 5.766.719;
5.755.486; 5.575.526 y 5.932.680. En general, las características
deseables de la espuma estructural incluyen una rigidez
relativamente elevada, una resistencia elevada, una temperatura de
transición a cristal elevada (habitualmente superior a 70 grados
Celsius) y buenas propiedades de resistencia a la corrosión. De esta
manera, el material no interfiere generalmente con los sistemas de
materiales utilizados por los fabricantes de automóviles.
En aplicaciones en las que el material de
cierre, el material adhesivo, o ambos, son un material activado por
el calor que se expansiona térmicamente, una consideración
importante relacionada con la selección y formulación del material,
es la temperatura a la cual tiene lugar la reacción, la expansión,
la activación, la fluencia y posiblemente el fraguado del material.
Por ejemplo, en la mayor parte de aplicaciones, no es deseable que
el material pueda reaccionar a la temperatura de la instalación o de
otro modo, a la temperatura ambiente del entorno de una línea de
fabricación. Más habitualmente, el material se activa a temperaturas
de proceso más elevadas, tales como las que se encuentran en una
planta de montaje de automóviles cuando el material es procesado
junto con los componentes del automóvil a temperaturas elevadas o
con niveles elevados de aplicación de energía, por ejemplo durante
las etapas de preparación para el pintado. Mientras que las
temperaturas que se encuentran en una planta de montaje de
automóviles pueden estar comprendidas dentro de una gama de unos
148,89ºC a 204,44ºC (unos 300ºF a 400ºF), las aplicaciones de la
carrocería y del taller de pintura son normalmente a unos 93,33ºC
(unos 200ºF) o ligeramente más elevadas. Si es preciso, pueden
incorporarse en la composición productos activadores del hinchado
para producir la expansión a temperaturas diferentes, aparte de las
gamas de temperaturas anteriores.
En general, los materiales adecuados tienen una
gama de expansión que varía desde aproximadamente 0 hasta por encima
de 1.000 por ciento. El nivel de expansión de los materiales puede
incrementarse hasta ser tan elevado como 1.500 por ciento o más.
Habitualmente, la resistencia más elevada se obtiene con productos
que poseen una baja expansión.
Otros materiales posibles que pueden ser
utilizados como adhesivos o de cierre, incluyen pero no están
limitados a los mismos, materiales de poliolefinas, copolímeros y
terpolímeros, por lo menos, con un monómero del tipo
alfa-olefina, materiales de fenol/formaldehído,
materiales fenoxi y poliuretano. Consultar asimismo las patentes USA
Nºs 5.266.133; 5.766.719; 5.755.486; 5.575.526; 5.932.680 y WO
00/27920 (PCT/US 99/24795). En general, las características deseadas
del material resultante incluyen un punto de transición a cristal
relativamente bajo y buenas propiedades de resistencia a la
corrosión. De esta forma, el material generalmente no interfiere con
los sistemas de materiales empleados por los fabricantes de
automóviles. Además, soportará las condiciones del proceso que se
encuentran habitualmente en la fabricación de un vehículo, tales
como la imprimación por recubrimiento electrolítico, la limpieza y
el desengrase y otros procesos de recubrimiento, así como las
operaciones de pintura que se encuentran en el montaje final del
vehículo.
En otra realización, el material puede ser
proporcionado en una forma encapsulada o parcialmente encapsulada,
que puede comprender un gránulo que incluye un material
expansionable que puede generar espuma, encapsulado o parcialmente
encapsulado en una cáscara adhesiva. En la patente de los Estados
Unidos 6.422.575 se da a conocer un ejemplo de un sistema de este
tipo.
Además, tal como se ha comentado anteriormente,
pueden emplearse asimismo configuraciones preformadas tales como las
obtenidas mediante la extrusión de una lámina (que tiene una
superficie plana o contorneada) y a continuación cortándola con una
matriz según una configuración predeterminada de acuerdo con la
estructura del panel o vigueta escogidos, y aplicándola al
mismo.
Un técnico experto comprenderá que el sistema
puede ser utilizado en combinación o como un componente de un
tabique convencional de bloqueo del sonido, o como un sistema de
refuerzo estructural del vehículo, tal como el dado a conocer en las
patentes de los Estados Unidos 6.482.486 y 6.467.834.
Durante la formación de los sistema de fijación
(12), (80), (150), (152) de la presente invención, los componentes
de los sistemas (por ejemplo, los paneles del techo (16), (18) y los
paneles exteriores (14) de la carrocería), están dispuestos en
configuraciones tales como las descritas previamente. A
continuación, se aplica calor a los sistemas para activar, por lo
menos parcialmente, los materiales adhesivos y/o los materiales de
cierre (por ejemplo, para expansionar, fundir, fraguar, o similares)
para humedecer y adherir los materiales a las superficies de
fijación o a otras superficies de los componentes.
Tal como se ha comentado anteriormente, se
considera que en una realización del sistema de fijación de la
presente invención, el material adhesivo puede ser utilizado sin el
material de cierre. En la figura 4 se ilustra un ejemplo de un
sistema (300) de este tipo. Tal como se muestra, el sistema (300) es
idéntico al sistema (10) de la figura 1, pero sin el material de
cierre (76) de la figura 1. Sin embargo, debe comprenderse que
cualquiera de las realizaciones dadas a conocer en esta descripción
podría ser adaptada para su utilización sin sus correspondientes
materiales de cierre, no sólo el sistema de la figura 1. En el
sistema de la figura 4, es preferente que el material adhesivo pueda
recibir una capa de imprimación, una capa de pintura, o ambas, en
una materia que permita que el pintado consiga un acabado de Clase A
o de Clase B.
En una realización altamente preferente, el
material adhesivo, el material de cierre o ambos, son aplicados
mediante un extrusionador (por ejemplo, un
mini-extrusionador) a una o varias superficies de
los compuestos, antes de situar los componentes del sistema uno con
respecto al otro. Se considera que el material adhesivo puede unir
entre sí cualquier combinación de los componentes (es decir, el
panel exterior del techo, el panel exterior de la carrocería, el
panel en arco del techo o similares). Se considera asimismo que
cualquiera de estos componentes puede ser unido asimismo, o puede
ser unido solamente, mediante una o varias soldaduras u otras
fijaciones. Sin embargo, de manera ventajosa, la presente invención
proporciona un sistema de fijación que puede disminuir el número de
soldaduras necesarias para el fijación o puede permitir que el
sistema de fijación una los elementos del sistema sin ninguna
soldadura. En general, se considera que el sistema de fijación puede
incluir menos de 20 soldaduras, más preferentemente menos de 10
soldaduras e incluso más preferentemente menos de 5 soldaduras para
acoplar entre sí los elementos del sistema.
Además, tal como se ha comentado, el sistema de
fijación de la presente invención puede ser utilizado para conectar
diversos elementos de un vehículo automóvil. Por ejemplo, el sistema
de fijación puede ser utilizado para unir paneles adyacentes de la
carrocería de un vehículo, para unir paneles interiores y
exteriores, para unir paneles de las tapas o del baúl, para unir
paneles alrededor de un techo solar, para unir los paneles de las
puertas, para unir paneles de la puerta del elevador o de la puerta
del extremo, o similares. Se considera asimismo que el sistema de
fijación de la presente invención puede ser utilizado para unir
entre sí elementos del bastidor o a los elementos o paneles de la
carrocería.
Excepto que se determine otra cosa, no se
pretende que las dimensiones y formas geométricas de las diversas
estructuras sean limitativas de la invención, y son posibles otras
dimensiones u otras formas geométricas. Los componentes
estructurales múltiples pueden estar dispuestos mediante una única
estructura integrada. Como alternativa, una única estructura
integrada puede estar dividida en una serie de componentes
separados. Además, aunque puede haber sido descrita una
característica de la presente invención en el contexto de una sola
de las realizaciones ilustradas, dicha característica puede estar
combinada con una o varias otras características de otras
realizaciones para cualquier aplicación dada. Se considerará
asimismo por lo anterior, que la fabricación de las estructuras
exclusivas de esta descripción y el funcionamiento de las mismas,
constituyen asimismo métodos según la presente invención.
Se ha dado a conocer la realización preferente
de la presente invención. Sin embargo, un técnico en la materia
comprenderá que determinadas modificaciones entran dentro de las
explicaciones de esta invención. Por consiguiente, deben estudiarse
las reivindicaciones siguientes para determinar el verdadero alcance
y contenido de la invención.
Claims (16)
1. Sistema de fijación (10) para un artículo de
fabricación, que comprende:
- a.
- un primer elemento (12) que tiene una primera pestaña que proporciona una primera superficie de fijación (34),
- b.
- un segundo elemento (14) que tiene una segunda pestaña que proporciona una segunda superficie de fijación (68); estando la segunda superficie opuesta a la primera superficie, siendo por lo menos, uno de los primeros y segundos elementos un panel, caracterizado porque
- c.
- un material adhesivo estructural (74) activado por el calor está adherido a la primera superficie (34) y a la segunda superficie (68), teniendo el material adhesivo estructural una resistencia a la tracción, por lo menos, de 12 Mpa.
2. Sistema de fijación, según la reivindicación
1, que comprende además un material de estanqueización o de cierre,
que cierra un espacio entre el primer elemento y el segundo elemento
y oculta el material adhesivo de un entorno que rodea el artículo de
fabricación.
3. Sistema de fijación, según la reivindicación
2, en el que el material adhesivo estructural está directamente
adyacente al material de cierre.
4. Sistema de fijación, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el material de cierre y el
material adhesivo estructural proporcionan substancialmente el único
fijación entre la primera superficie y la segunda superficie.
5. Sistema de fijación, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el material de cierre y el
material adhesivo estructural proporcionan fijación entre el primer
elemento y el segundo elemento sin la ayuda de ninguna
soldadura.
6. Sistema de fijación, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el material adhesivo
estructural está aplicado por lo menos, en una de las primeras
superficies y de las segundas superficies con un
mini-aplicador.
7. Sistema de fijación, según la reivindicación
6, en el que el mini-aplicador incluye un
dispositivo de extrusionado.
8. Sistema de fijación, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el material de cierre tiene
por lo menos, el 50% en peso de elastómero.
9. Sistema de fijación, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el material de cierre está
recubierto con una pintura.
10. Sistema de fijación, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el material de cierre se
extiende substancialmente de manera continua, a lo largo de la
primera superficie del primer elemento.
11. Sistema de fijación, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el material adhesivo está
formado de un material que se expansiona a una temperatura que se
encuentra, por lo menos, durante una de las operaciones de
recubrimiento electrolítico y de pintado del automóvil.
12. Sistema de fijación, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el panel es un panel de la
carrocería de un vehículo automóvil.
13. Sistema de fijación, según la reivindicación
12, en el que el panel es un panel del techo del vehículo
automóvil.
14. Sistema de fijación, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, que es un sistema de fijación para un
vehículo automóvil que comprende:
- a.
- un panel del techo del vehículo automóvil, teniendo el panel del techo una pestaña que se extiende formando un ángulo desde el panel del techo, proporcionando la pestaña una superficie de fijación;
- b.
- un panel lateral de la carrocería del vehículo automóvil, teniendo el panel lateral de la carrocería del vehículo una pestaña que se extiende formando un ángulo desde el panel lateral de la carrocería, proporcionando asimismo la pestaña del panel lateral una superficie de fijación, siendo opuesta la superficie de fijación del panel de la carrocería a la superficie de fijación del panel lateral;
- c.
- un material adhesivo estructural, activado por el calor, adherido a la superficie de fijación del panel del techo y a la superficie de fijación del panel lateral, siendo el material adhesivo estructural una espuma estructural basada en epoxy; y
- d.
- un material de cierre que cierra un espacio entre el panel del techo y el panel lateral;
- e.
- en el que el material de cierre oculta el material adhesivo estructural del entorno que rodea el vehículo automóvil y en el que el material de cierre, el material adhesivo o ambos, proporcionan substancialmente el único fijación estructural entre la superficie de fijación del panel del techo y la superficie de fijación del panel lateral sin la colaboración de soldaduras entre las superficies de fijación.
15. Sistema de fijación, según la reivindicación
14, en el que el material adhesivo estructural está aplicado, por lo
menos, a una de las superficies de fijación del panel del techo y a
la superficie de fijación del panel lateral con un
mini-extrusionador.
16. Sistema de fijación, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, siendo un sistema de fijación para un
vehículo automóvil que comprende;
un panel exterior del techo del vehículo
automóvil en el que:
- a.
- el panel del techo incluye un borde lateral y una pestaña substancialmente coincidente con el borde lateral;
- b.
- la pestaña se extiende en sentido descendente formando un ángulo con respecto al panel del techo; y
- c.
- la pestaña proporciona una superficie de fijación;
un panel interior del techo del vehículo
automóvil en el que:
- a.
- el panel interior del techo incluye una primera pestaña que se extiende en sentido descendente en un ángulo con respecto al panel interior del techo; y
- b.
- el panel interior del techo incluye una segunda pestaña que se extiende hacia el exterior desde la primera pestaña;
un panel lateral de la carrocería del vehículo
automóvil en el que:
- a.
- el panel lateral de la carrocería incluye una primera pestaña que se extiende en sentido descendente formando un ángulo con el panel lateral de la carrocería;
- b.
- el panel lateral de la carrocería incluye una segunda pestaña que se extiende desde la primera pestaña, estando superpuesta la segunda pestaña del panel lateral a la segunda pestaña del panel interior del techo; y
- c.
- la primera pestaña del panel lateral proporciona una superficie de fijación;
un material estructural adhesivo, activado por
el calor, adherido a la superficie de fijación del panel exterior
del techo y a la superficie de fijación del panel lateral, siendo el
material adhesivo estructural una espuma estructural basada en
epoxy;
un material de cierre que cierra un espacio
entre el panel del techo y el panel lateral, en el que:
- a.
- el material de cierre está adherido a la superficie de fijación del panel exterior del techo;
- b.
- el material de cierre oculta el material adhesivo estructural del entorno que rodea el vehículo automóvil; y
- c.
- el material de cierre, el material adhesivo o ambos, proporcionan substancialmente la única fijación estructural entre la superficie de fijación del panel del techo y la superficie de fijación del panel lateral.
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