ES2332161T3 - Vidrio moldeado y procedimiento de fabricacion. - Google Patents
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Abstract
Vidrio moldeado que comprende un sustrato (4; 14; 24) en vidrio y/o en material plástico, monolítico o laminado, equipado con un marco (5; 16; 25) en material plástico moldeado en la periferia del sustrato, caracterizado por que el marco lleva en al menos una parte de su periferia una ranura esencialmente en U que contiene el borde (6; 26) del sustrato realizando una unión por sujeción mecánica debida a la rigidez del material constituyente del marco sin unión adhesiva del marco al sustrato salvo opcionalmente la aplicación de una imprimación de adherencia únicamente en el canto del sustrato, en al menos una parte de su longitud, estando constituido el material plástico por un polímero termoplástico o por una mezcla de polímeros termoplásticos seleccionados entre poliamida, polipropileno, policloruro de vinilo, poliestireno, un terpolímero acrilonitrilo-butadieno-estireno y sus mezclas, presentando este polímero termoplástico mezcla de polímeros termoplásticos un módulo en flexión de 1200 a 3000 MPa y presentando una reducción de volumen de 0,1 a 1%.
Description
Vidrio moldeado y procedimiento de
fabricación.
La presente invención se refiere a un vidrio, en
particular a un vidrio lateral fijo de un vehículo de
transporte.
Los vidrios laterales fijos de vehículos
automóviles, principalmente los instalados en la parte trasera de
los vehículos, tales como los vidrios de custodia, están provistos
generalmente, antes del montaje sobre la carrocería, de un
embellecedor enmascarando el borde del vidrio.
Para un vidrio de una forma dada, se puede
disponer de un embellecedor prefabricado que tiene una forma de
marco adaptada a los contornos del vidrio, capaz, al precio de
ligeras deformaciones, de recibir el vidrio que acaba de encajar en
alojamientos previstos para este efecto. Esta técnica acarrea toda
una serie de inconvenientes.
En primer lugar, la holgura inevitablemente
presente entre el vidrio y el marco prefabricado, debido a sus
tolerancias de fabricación respectivas, es origen de vibraciones en
el momento de la puesta en circulación del vehículo, es pues
indispensable hacer las dos piezas solidarias por encolado.
Incluso después del encolado, de esta holgura
resulta una colocación relativa variable del marco y del vidrio que
plantea problemas en el momento de la colocación del vidrio en la
carrocería, teniendo el operador que elegir entre dar preferencia a
la posición del vidrio, o a la posición del marco con relación al
bastidor de la carrocería.
El montaje del vidrio según esta técnica
requiere pues de un número elevado de operaciones a veces
complicadas y por consiguiente de necesidades en mano de obra
importantes.
Se conocen asimismo vidrios provistos de marcos
periféricos moldeados por inyección de material plástico sobre el
vidrio, principalmente las lunetas de vehículos automóviles. El
marco está tradicionalmente constituido por un material elastómero,
ya sea termoplástico, polimerizado in situ por la técnica de
inyección reactiva (RIM - Reaction Injection Molding), para cumplir
además su función de protección de los bordes del vidrio, una
función de estanqueidad. Para remediar la débil adherencia de los
elastómeros habituales en un sustrato en vidrio, se acostumbra,
antes de la inyección, de depositar en la zona periférica del vidrio
un revestimiento primario destinado a formar una unión adhesiva con
el elastómero. Esta operación complementaria de imprimación supone
un sobrecoste no despreciable en la fabricación del vidrio. La
ejecución de esta técnica costosa de moldeado, o encapsulación, no
se muestra competitiva para marcos de menor funcionalidad, en
particular los que tengan esencialmente una función protectora
o
estética.
estética.
La técnica anterior entiende en particular de la
solicitud de patente nº EP 371 773 un vidrio moldeado de un marco
en material plástico, estando el vidrio provisto de una capa de
material adhesivo en los bordes de sus caras principales
cooperantes con el marco.
La técnica anterior entiende por otra parte de
la solicitud de patente nº LU 47504 que lleva en un marco rígido en
material plástico moldeado alrededor de un vidrio a fin de formar un
chasis de ventana de edificio estanca cuya estanqueidad se obtiene
por adherencia del marco al vidrio.
La invención tiene por objeto equipar un vidrio
de un marco periférico sin problema de ubicación relativa, de una
manera sencilla y reproducible, necesitando poca de mano de obra y
relativamente poco costoso.
Este objetivo, así como otros que aparecerán
como consecuencia, se alcanza según la invención por la técnica del
moldeado utilizando, en lugar de elastómeros convencionales, un
material plástico rígido para formar un marco que contiene el borde
del vidrio. De manera inesperada, parecía que era completamente
posible moldear un material plástico rígido en un vidrio sin que
éste se deteriore. Según la invención, se realiza no ya una unión
adhesiva del marco sobre el vidrio, sino una unión por cierre
mecánico debido a la rigidez del material constituyente del
marco.
A este respecto, la invención tiene por objeto
un vidrio moldeado según la reivindicación 1. El vidrio comprende
un sustrato en vidrio y/o en material plástico, monolítico o
laminado, equipado con un marco en material plástico moldeado en la
periferia del sustrato, llevando el marco sobre al menos una parte
de su periferia una ranura esencialmente en U que encierra el borde
del sustrato y estando constituido el material plástico por un
polímero o por una mezcla de polímeros termoplásticos que presentan
un módulo en flexión de 1200 MPa a 3000 MPa.
Según diferentes variantes de la invención, el
marco puede presentar una ranura longitudinal continua que encaja
el borde del sustrato en toda su periferia, o bien llevar solamente
partes dotadas de una ranura en U. El especialista puede determinar
fácilmente el número, la colocación y la longitud de dichas partes,
en función principalmente de la rigidez del material termoplástico
utilizado o del perfil deseado para el marco, de manera que se
asegure la colocación del marco sobre el sustrato. Por ejemplo,
cuando el espesor del material moldeado es relativamente pequeño,
el marco es relativamente flexible y es preferible prever segmentos
con ranura en U en la mayor parte de la periferia del marco para
evitar los riesgos de levantamiento. Por el contrario, un marco
moldeado grueso será poco flexible y se obtendrá una duración
satisfactoria incluso con pocos segmentos dotados de una ranura.
Como se verá a continuación, los vidrios según
la invención pueden estar equipados de marcos de secciones muy
diversas, que llevan principalmente además de la ranura otras partes
de formas definidas, destinadas a dotar al marco de elementos
funcionales presentes en toda su longitud, tales como un reborde
longitudinal, o limitados a puntos o segmentos del marco, tales
como los peones de centrado o topes de posición.
Según la invención, el marco moldeado está
constituido por un polímero o por una mezcla de polímeros
termoplásticos rígidos, que contienen opcionalmente una carga
orgánica o mineral, caracterizada por un módulo en flexión, medido
según la norma NFT 51-001, de 1200 a 3000 MPa, muy
particularmente del orden de 2000 a 3000 MPa. En determinadas
formas de realización, el marco puede ejercer principalmente una
función de refuerzo del vidrio.
Esta rigidez permite, después del enfriamiento
del material plástico moldeado, dotar al marco una fuerza de
presión suficiente para impedir a los dos flancos de la U apartarse
y liberar el vidrio.
Favorablemente, el material termoplástico
presenta una dureza Shore D de al menos 60, con preferencia
de
60 a 90.
60 a 90.
El material termoplástico presenta una
determinada reducción de volumen para contribuir a la sujeción. No
obstante, esta reducción no debe ser demasiado pronunciada para
evitar que el vidrio se rompa bajo la acción de las tensiones
ocasionadas. El material termoplástico presenta una reducción de
volumen del orden de 0,1 a 1%, preferentemente de 0,1 a 0,8%,
principalmente del orden de 0,1 a 0,5%.
El o los polímeros termoplásticos utilizables
según la invención son variados. Se citará más específicamente como
ejemplos un poliéster insaturado, poliamida, principalmente
poliamida 6 o 6/6, polipropileno, un policloruro de vinilo rígido,
poliestireno, un acrilonitrilo/butadieno/estireno y sus mezclas.
En el vidrio según la invención, el marco
moldeado se mantiene sólidamente en su sitio con la única fuerza de
sujeción que ejerce como consecuencia de su rigidez.
Para prevenir eventuales defectos de posición,
en caso por ejemplo de dilatación fuerte del material bajo el
efecto del calor, es posible completar la fuerza de sujeción
mecánica mediante una unión adhesiva parcial entre el sustrato y el
marco moldeado.
Así, la invención prevé que se puede aplicar un
fondo de adherencia en el canto del sustrato, al menos en una parte
de su longitud, para favorecer la adherencia del material plástico
moldeado únicamente en el canto del sustrato. Puesto que no se
trata más que de una medida complementaria, es suficiente un fondo
limitado al canto del sustrato. A pesar de lo que se ha dicho en el
preámbulo, esta variante resulta ventajosa pues no requiere más que
una aplicación aproximada del fondo en el canto del vidrio,
contrariamente a la aplicación precisa en toda la zona marginal del
sustrato en el caso del moldeado de los materiales elastómeros. La
cantidad de composición de fondo utilizada según esta variante de
la invención es pues mucho más débil que en la técnica anterior, y
además es posible tratar varios sustratos al mismo tiempo, aplicando
la composición de fondo en el canto de una pila entera de vidrios.
La cadencia y el coste de producción no están pues sensiblemente
afectados. El fondo utilizable según la invención puede ser de
cualquier tipo conocido, principalmente a base de silano.
Como se ha dicho anteriormente, el marco
moldeado que equipa el vidrio según la invención tiene en general
una forma adaptada al futuro entorno del vidrio y puede llevar
principalmente diversos elementos funcionales, tales como por
ejemplo topes de posición o elementos de sujeción utilizables para
el montaje del vidrio en un bastidor. Puede tratarse de elementos
continuos presentes en toda la periferia del marco, o bien de
elementos de longitud limitada a un segmento particular del marco
resultante de una modificación local de la sección perfilada.
Tales elementos funcionales pueden tener una
forma que sobresale más allá del cuerpo del marco, por ejemplo para
encubrir el espacio entre el vidrio y el fondo de la ranura o un
intersticio en la carrocería. En una variante ventajosa este
elemento que sobresale tiene una estructura agujereada y puede
desempeñar la función de ventilador de custodia integrado al
vidrio.
Los elementos funcionales pueden ser moldeados
con el resto del marco en un molde de sección constante o variable
apropiada, pero también ser llevados por inserciones incorporadas en
el material termoplástico inyectado en el molde de moldeado.
Puede tratarse asimismo de elementos producidos
en el cuerpo del marco después de la operación de moldeado,
sujetados principalmente por encolado. Por ejemplo, se puede
disponer sobre el contorno del marco moldeado un cordón de material
elástico deformable, que en el montaje del vidrio en un bastidor
acaba de colocarse contra el fondo de la ranura del bastidor. Este
cordón, que no es necesariamente continuo ni presente en la
totalidad del contorno del marco, es susceptible de producir al
menos tres efectos ventajosos: limita las vibraciones del vidrio en
el bastidor; reduce los problemas de ruido aerodinámico; y, cuando
presenta un coeficiente de rozamiento en la ranura suficiente,
asegura el mantenimiento del vidrio en posición durante el
endurecimiento de la cola de colocación. Un material ventajosamente
utilizable para constituir este cordón es una espuma de poliuretano
que puede llevarse a cabo de diferentes maneras, principalmente por
encolado, inyección o extrusión en el marco de un material fluido o
viscoso que endurece in situ, o bien por encolado de un
cordón preextruido mediante un adhesivo apropiado.
La presencia en el marco de estos elementos
funcionales, tales como una forma sobresaliente de la periferia del
vidrio o un elemento en unión con el bastidor, se hace posible según
la invención gracias a la excelente duración del marco debida a la
fuerza de sujeción ejercida por el material rígido moldeado sobre el
sustrato. Un marco tradicional prefabricado por moldeado después
encajado en el sustrato, si estaba provisto de elementos análogos,
no daría satisfacción pues los esfuerzos resultantes de la
interacción de estos elementos con su entorno afectarían
irremediablemente la unión mecánica relativamente débil del marco en
este sustrato, por consiguiente con un riesgo elevado de
levantamiento del marco.
El vidrio según la invención está
particularmente adaptado a las numerosas aplicaciones donde no se
requiere una estanqueidad total entre el vidrio y el elemento
moldeado. Dicho vidrio podrá ventajosamente constituir un vidrio
lateral para automóvil, sujetado en un bastidor de la carrocería par
medio de un cordón de cola de colocación depositado en el sustrato
en el propio vidrio, teniendo el marco una simple función de
embellecedor y estando asegurada la estanqueidad entre el vidrio y
el bastidor por el propio cordón de cola.
El moldeado del material termoplástico rígido
utilizado según la invención es realizable en los equipos
habituales, según las etapas clásicas: posición del sustrato en el
molde, cierre y presurización del molde, inyección del
termoplástico en estado viscoso y por último enfriamiento. La
inyección según la invención puede llevarse a cabo un solo, pero
también varias materias plásticas según la técnica de la
co-inyección. La invención es igualmente compatible
con técnicas más complejas tales como la inyección asistida por un
gas (IAG). Según este procedimiento, se inyecta al mismo tiempo que
el material plástico un gas inerte, por lo general nitrógeno, de
manera que se forme un canal, o el mínimo de burbujas, en el
plástico inyectado para obtener un marco hueco y economizar así una
proporción nada insignificante de material plástico. La puesta a
punto de los parámetros de inyección en IAG es sin embargo bastante
delicada y sucede frecuentemente que la burbuja de gas consigue el
contacto con el sustrato. Con los materiales elastómeros
habitualmente empleados para el moldeado del vidrio, esta situación
conduce a una pérdida de adherencia del marco en el sustrato muy
desfavorable en la integridad del vidrio moldeado. Este
inconveniente desaparece en la presente invención ya que la rigidez
del marco moldeado compensa las eventuales faltas de material
debidas a defectos de inyección del gas.
De manera general, el especialista está en
disposición de determinar de una manera conocida en sí los
principales parámetros de la inyección, teniendo en cuenta las
características reológicas y mecánicas del material termoplástico.
Según la invención, la etapa de enfriamiento es relativamente
crítica puesto que es aquella en que el material plástico comienza
a ejercer una fuerza de sujeción en el borde del sustrato. Entre los
parámetros críticos, la presión aplicada en el molde en esta etapa
podrá ventajosamente adaptarse a cada material termoplástico en
función de su reducción de volumen en el enfriamiento, a fin de no
hacer soportar al sustrato moldeado tensiones que pongan en riesgo
el hacerle frágil o incluso romperle. La velocidad de enfriamiento,
el gradiente de temperatura en el molde son otros parámetros a
considerar.
A este respecto, la invención propone un
procedimiento de moldeado mejorado que comprende una etapa de
inyección de material termoplástico en un molde donde el sustrato
se ha depositado previamente, seguida de una etapa de enfriamiento,
caracterizada por que el tratamiento térmico aplicado al material
termoplástico en el transcurso de la etapa de enfriamiento se
ajusta localmente de manera que se controla la reducción de volumen
del material termoplástico en cada punto del marco moldeado.
En particular, se controlará ventajosamente la
temperatura del molde en la etapa de enfriamiento, previendo por
ejemplo canales de enfriamiento dispuestos de manera adecuada en el
molde para imponer temperaturas diferentes, y por consiguiente
tasas de reducción diferentes, a lo largo del contorno del marco. De
esta manera, se pueden crear tensiones de sujeción variables a lo
largo del marco y así ajustar la fuerza de la unión entre el marco y
el sustrato en cada punto de este último.
Otras ventajas y particularidades de la
invención aparecerán a la luz de la descripción detallada que sigue
a continuación, realizada en relación con los dibujos adjuntos, en
los cuales:
\bullet La figura 1: representa una vista en
corte transversal de un primer vidrio según la invención;
\bullet La figura 2: representa una vista en
corte transversal de un segundo vidrio según la invención;
\bullet La figura 3: representa una vista en
corte transversal de un tercer vidrio según la invención;
El vidrio 1 representado en la figura 1 está
destinado a ser sujetado mediante encolado en una custodia 2 de
vehículo automóvil par medio de un cordón de cola de colocación
3.
Comprende un sustrato en vidrio 4 que presenta
en su cara dirigida hacia el interior de la carrocería una capa de
preparación 4a, tal como una capa de esmalte opaca, a la que se
adhiere el cordón de cola 3, y un marco periférico 5, obtenido por
moldeado de un material termoplástico rígido. A modo de ejemplo
particular de termoplástico rígido, se puede citar principalmente
un policloruro de vinilo rígido que tiene un módulo en flexión
(según la norma NFT 51-001) de alrededor de 2000
MPa, una dureza Shore de 70 grados aproximadamente en la escala D y
una reducción de volumen de 0,3%. El marco 5 presenta una parte de
sección transversal en U en la que está encajado el borde 6 del
sustrato 4, y que definen una ranura longitudinal cuyo fondo 7 y
las dos paredes laterales 8 y 9 están en contacto con el borde 6. El
marco 5 lleva asimismo una parte saliente 10 en forma de labio
extendiéndose al exterior del sustrato 4, y que enmascara el fondo
de la ranura practicada en la custodia 2.
La figura 2 representa une variante de la
invención en la que se realiza una unión adhesiva entre el marco y
el canto del sustrato. El vidrio 11, representado fijo en una
custodia 12 mediante un cordón de cola 13, comprende un sustrato en
vidrio 14 que lleva a la periferia de su cara interna un
revestimiento opaco 14a, y cuyo canto está recubierto de una
imprimación de preparación 15 a base de silano, y un marco 16 cuya
sección presenta una parte en U en la que está encajado el borde
del sustrato 14 y que define una ranura longitudinal cuyo fondo 17
está en contacto con la capa de imprimación 15.
En el momento de la inyección del material
termoplástico para formar el perfil 16, el material termoplástico
interactúa químicamente con la capa primaria aplicada en el canto
del sustrato y se crea una unión adhesiva entre el fondo 17 de la
ranura y el sustrato por medio de la capa 15. Por el contrario, el
material termoplástico que constituye las dos paredes laterales 18
y 19 de la ranura en U no interactúa químicamente con las
superficies no tratadas del sustrato 14, de manera que después del
enfriamiento, las dos paredes 18 y 19 no ejercen sobre las
superficies del sustrato más que una acción mecánica de sujeción
debida a la rigidez del material termoplástico.
En la variante representada en la figura 2, el
perfil 16 lleva además una nervadura longitudinal 20 destinada a
limitar la expansión del cordón de cola de colocación 13 que asegura
la sujeción del vidrio a la custodia.
En otra variante, la nervadura 20 puede estar
sustituida por topes de posición puntuales destinados a fijar la
separación del vidrio 11 con respecto a la carrocería.
La figura 3 ilustra otra forma de realización de
la invención en la que el sustrato en vidrio está contenido en el
marco no ya de manera continua en toda su periferia, sino de manera
discontinua solamente en determinados segmentos del marco.
El vidrio 21, representado como en los ejemplos
anteriores pegado a una ranura 22 por un cordón de cola 23,
comprende por consiguiente un sustrato en vidrio 24 y un marco 25
que se extiende sobre la periferia del sustrato 24 recubriendo
alternativamente dos y tres caras del borde 26 de éste último. El
marco 25 comprende así segmentos de sección en U alternadas con
segmentos de sección en L. El corte representado en la figura 3 está
realizado en un segmento de sección en U en el que el marco
comprende tres paredes 27, 28, 29 en contacto respectivamente con
la cara exterior, el canto y la cara interior del vidrio. La
longitud de este segmento, la zona marginal 26 del sustrato está
contenida en la ranura rígida formada por estas tres paredes.
La parte del marco representada detrás del plano
de corte comprende un segmento largo que lleva dos paredes en L en
contacto con la cara exterior y con el canto del vidrio, y otro
segmento más corto de nuevo con sección en U con una pared 29 en
contacto con la cara interior del sustrato. El vidrio 21 lleva
además un cordón elástico 30, por ejemplo en espuma de poliuretano,
pegado sobre la cara externa de la pared 28 del marco 25 y que sirve
para amortiguar las vibraciones y los ruidos aerodinámicos en el
momento de la circulación del vehículo equipado con el vidrio 21.
Este cordón permite además gracias al rozamiento ejercido sobre la
ranura 22 mantener el vidrio 21 en su sitio durante la toma del
cordón 23 de cola de colocación. Obsérvese que el marco 25 tiene
perfectamente en su sitio en el sustrato 21 lo mismo que en el
transcurso de esta operación de colocación de la utilización
ulterior del vehículo, a pesar de los esfuerzos que son transmitidos
a éste por el cordón 30.
La invención, que acaba de describirse en el
caso de un vidrio para vehículos automóviles, no se limita en modo
alguno a esta forma de realización, sino que se adapta a muy
numerosos tipos de vidrios.
Claims (8)
1. Vidrio moldeado que comprende un sustrato (4;
14; 24) en vidrio y/o en material plástico, monolítico o laminado,
equipado con un marco (5; 16; 25) en material plástico moldeado en
la periferia del sustrato, caracterizado por que el marco
lleva en al menos una parte de su periferia una ranura esencialmente
en U que contiene el borde (6; 26) del sustrato realizando una
unión por sujeción mecánica debida a la rigidez del material
constituyente del marco sin unión adhesiva del marco al sustrato
salvo opcionalmente la aplicación de una imprimación de adherencia
únicamente en el canto del sustrato, en al menos una parte de su
longitud, estando constituido el material plástico por un polímero
termoplástico o por una mezcla de polímeros termoplásticos
seleccionados entre poliamida, polipropileno, policloruro de vinilo,
poliestireno, un terpolímero
acrilonitrilo-butadieno-estireno y
sus mezclas, presentando este polímero termoplástico mezcla de
polímeros termoplásticos un módulo en flexión de 1200 a 3000 MPa y
presentando una reducción de volumen de 0,1 a 1%.
2. Vidrio según la reivindicación 1,
caracterizado por que el material termoplástico presenta una
dureza Shore D de al menos 60, preferentemente de 60 a 90.
3. Vidrio según la reivindicación 1 o 2,
caracterizado por que el material termoplástico presenta un
reducción de volumen de 0,1 a 0,8%, principalmente del orden de 0,1
a 0,5%.
4. Vidrio según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el canto
del sustrato está al menos en parte recubierto por una imprimación
de adherencia (15).
5. Vidrio según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el marco
(16; 25) moldeado lleva al menos un elemento funcional (29; 30),
principalmente un elemento de colocación o de sujeción utilizable
para el montaje del vidrio en un bastidor.
6. Vidrio según la reivindicación anterior 5,
caracterizado por que el elemento funcional es transportado
por una inserción incorporada al material termoplástico
moldeado.
7. Vidrio según la reivindicación anterior 5,
caracterizado por que el elemento funcional es un cordón (30)
elástico pegado en el contorno del marco (25).
8. Procedimiento de fabricación de un vidrio
según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores que lleva
una etapa de inyección de material termoplástico en un molde en el
que el sustrato se ha colocado adecuadamente, seguido de una etapa
de enfriamiento, caracterizado por que el tratamiento térmico
aplicado al material termoplástico en el transcurso de la etapa de
enfriamiento se ajusta localmente de manera que controla la
reducción de volumen del material termoplástico en cada punto del
marco moldeado.
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