Способ герметизации
Изобретение относится к способу производства многокомпонентного автомобильного остекления, предпочтительно остекления крыши. Способ производства многокомпонентного автомобильного остекления, включающего стекло, эластомерный уплотнитель и металлическую вставку, залитую эластомерным уплотнителем, включает стадии, на которых: вставляют край стекла и металлическую вставку в форму для герметизации, образующую герметичную полость вокруг края стекла; заполняют герметичную полость, охватывающую край стекла и металлическую вставку, нагнетая герметизирующий состав, содержащий соединение полипропилен (РР)/термопластичный эластомер (ТРЕ) в расплавленном состоянии; охлаждают герметизирующий состав с образованием эластомерного уплотнителя, в который встроена металлическая вставка; извлекают эластомерный уплотнитель, в который встроена металлическая вставка, из формы, указанное соединение РР/ТРЕ содержит от 30 до 80 мас.%, предпочтительно от 40 до 75 мас.%, в частности от 45 до 70 мас.%, полипропилена (РР), металлическая вставка по всей поверхности, которая должна вступать в контакт с герметизирующим составом, снабжена покрытием из полипропилена. Технический результат изобретения - улучшение адгезии между уплотнением из ТРЕ и вставкой путем использования вставок, предварительно покрытых слоем полипропилена. 7 з.п. ф-лы.
Настоящее изобретение относится к способу производства многокомпонентного автомобильного остекления, предпочтительно остекления крыши, включающему стадию герметизации путем нагнетания термопластичного эластомера в жидком состоянии в форму для герметизации, в которой имеется металлическая вставка большого размера.
В секторе автомобильной промышленности, занимающемся производством остекления для автомобилей, термин «герметизация» означает способ или стадию заливки полимерного материала по периметру стекла. Герметизирующий состав, содержащий полимерный материал или прекурсоры полимерного материала, нагнетают в текучем состоянии переменной вязкости в форму, образующую герметичную полость по краю оконного стекла. После того, как состав затвердел вследствие охлаждения или поперечной сшивки, форму открывают и удаляют, после чего по периметру стекла остается профилированный валик, контактирующий с краем и, по меньшей мере, с одной из двух сторон оконного стекла.
Затвердевший полимер, образующий профилированный валик, часто представляет собой эластомер, способный выполнять функцию уплотнителя между остеклением и корпусом.
Эластомерами, наиболее широко используемыми в качестве герметизирующего материала для изготовления остекления крыши автомобилей, являются полиуретаны, получаемые реактивным литьем под давлением ((англ.) reaction injection molding, RIM). Прекурсоры, мономеры или олигомеры, обычно полиолы и полиизоцианаты, нагнетают в форму, где они вступают в реакцию с образованием трехмерной поперечносшитой сети.
Герметизация с использованием RIM особенно хорошо подходит, в частности, для производства многокомпонентного автомобильного остекления, такого как остекление крыши, включающего не только стекло и эластомерный уплотнитель, но и металлические вставки большого размера, играющие роль механического упрочнения. Такое многокомпонентное автомобильное остекление, кроме того, может включать другие компоненты, частично или полностью охватываемые герметиком, такие как установочные штифты или боковые кронштейны.
Герметизирующий состав RIM, благодаря значительной текучести, хорошо заполняет даже труднодоступные участки полости формы. В то же время, поперечносшитый полиуретан имеет отличную адгезию к поверхности металлической вставки, как правило, защищенной от коррозии краской, нанесенной способом катафореза.
Использование термопластичных полимеров, в частности, термопластичных эластомеров (ТРЕ), для герметизации автомобильного остекления является многообещающей альтернативой использованию термоотверждаемых эластомеров, получаемых путем RIM.
Уплотнители для автомобильного остекления на основе ТРЕ, в отличие от уплотнителей на основе полиуретанов RIM, пригодны для вторичного использования. Кроме этого, использование ТРЕ позволяет избежать проблем, связанных с применением реакционноспособных и токсичных летучих мономеров, таких как изоцианаты.
Производство уплотнителей на основе термопластичных эластомеров уже успешно внедрено в области герметизации простого автомобильного остекления относительно скромного размера, например, задней боковой стенки кузова автомобиля.
Для герметизации автомобильного остекления большего размера и, в частности, автомобильного остекления, такого как остекление крыши, включающего металлические залитые вставки, играющие роль механического упрочнения, использование ТРЕ остается проблематичным и до настоящего времени в промышленном масштабе не рассматривалось.
Одной из технических проблем, возникающих перед специалистами в данной области при использовании герметизирующих составов на основе ТРЕ для производства уплотнителей для многокомпонентного остекления со вставками большого размера, является недостаточность адгезии ТРЕ к поверхности металлической вставки. Металлические вставки, например, из профилированного изделия длиной несколько десятков сантиметров, как правило, покрыты краской, осажденной путем катафореза. Эта краска, обычно состоящая из катионного термоотверждаемого полимера, не обладает особым сродством к термопластичному полимеру. Недостаточная адгезия между вставкой и термопластичным уплотнением могла бы выражаться в частичном или полном отслоении и, затем, потере целостности остекления.
Настоящее изобретение основано на идее улучшения адгезии между уплотнением из ТРЕ и вставкой путем использования вставок, предварительно покрытых слоем полипропилена, и использования в качестве эластомерного термопластичного материала соединения ТРЕ и полипропилена (соединения ТРЕ/РР). Соединение ТРЕ/РР, нагнетаемое горячим, достаточно размягчает полипропилен вставки, благодаря чему полипропиленовые цепочки двух компонентов могут взаимопроникать и образовывать жесткое соединение.
Таким образом, предметом настоящей заявки является способ производства многокомпонентного автомобильного остекления, включающего стекло, эластомерный уплотнитель и металлическую вставку, залитую эластомерным уплотнителем, включающий стадии, на которых:
- вставляют край стекла и металлическую вставку в форму для герметизации, образующую герметичную полость вокруг края стекла,
- заполняют герметичную полость, охватывающую край стекла и металлическую вставку, нагнетая герметизирующий состав, содержащий соединение полипропилен (РР)/термопластичный эластомер (ТРЕ) в расплавленном состоянии,
- охлаждают герметизирующий состав с образованием эластомерного уплотнителя, в который встроена металлическая вставка,
- извлекают эластомерный уплотнитель, в который встроена металлическая вставка, из формы,
при этом способ отличается тем, что указанное соединение РР/ТРЕ содержит от 30 до 80% вес., предпочтительно, от 40 до 75% вес., в частности, от 45 до 70% вес. полипропилена (РР), и тем, что металлическая вставка по всей поверхности, которая должна вступать в контакт с герметизирующим составом, снабжена покрытием из полипропилена.
Стекло, подлежащее герметизации, может представлять собой оконное стекло, изготовленное из неорганического стекла или же изготовленное из пластика. Оно может состоять из единственного листа стекла или пластика или же быть образованным из двух или нескольких листов стекла или пластика, склеенных друг с другом тем, что традиционно называют промежуточным слоем, обычно состоящим из поливинилбутираля (PVB) или сополимера поли(этилен-винилацетата) (EVA).
Лист или листы стекла и промежуточный слой могут быть цветными, но оконное стекло в целом сохраняет определенную прозрачность и характеризуется светопроницаемостью (light transmission, LT), предпочтительно, от 10 до 50%, в частности, от 15 до 40%.
В предпочтительном варианте осуществления способа настоящего изобретения, стекло является ламинированным стеклом, состоящим из двух листов неорганического стекла, склеенных промежуточным слоем.
Как пояснено во введении, способ настоящего изобретения особенно хорошо подходит для стекол довольно большого размера, используемых для многокомпонентного остекления, такого как остекление крыши автомобиля.
Размеры стекла, предпочтительно, таковы, что его периметр, по меньшей мере, равен 1,0 м, предпочтительно, составляет от 1,0 до 8,0 м, в частности, от 1,3 до 4,5 м, в идеальном случае - от 1,5 до 4,0 м.
Металлическая вставка, помещаемая в форму для герметизации перед нагнетанием герметизирующего состава, предпочтительно, имеет довольно большие размеры, например, длину, близкую к одному из габаритных размеров стекла, например, длину от 10 см до 1,5 м, в частности, от 15 см до 1,2 м.
Поверхность металлической вставки, которая должна вступать в контакт с герметизирующим составом, обычно, имеет площадь в несколько десятков квадратных сантиметров или даже несколько сотен квадратных сантиметров, в частности, от 10 см2 до 1000 см2. Разумеется, способ настоящего изобретения может быть осуществлен в отношении вставок намного меньшего размера, имеющих поверхность контакта менее 10 см2, однако, его преимущества были бы менее выражены, так как маловероятно, что возможное отслоение поверхности вставки от покрывающего его уплотнителя приведет к потере целостности остекления.
Термин «термопластичный эластомер (ТРЕ)» означает гетерогенные полимерные материалы, включающие жесткие (или твердые) области и гибкие (или мягкие) области. Эти материалы проявляют упругие свойства в ограниченном диапазоне температур, включающем комнатную температуру, а при температуре, превышающей температуру размягчения жестких областей, обладают пластическими свойствами и, следовательно, могут применяться в качестве термопластичных полимеров.
Термопластичные эластомеры известны, их номенклатура и классификация определены в стандарте ISO 18064.
Термопластичные эластомеры, используемые в способе, соответствующем изобретению, предпочтительно, выбраны из группы, состоящей из следующих полимеров:
- невулканизированный каучук из мономера этилен-пропилен-диена (EPDM),
- частично вулканизированный каучук из мономера этилен-пропилен-диена (EPDM) и
- стирольные термопластичные эластомеры (ТРЕ-S), такие как блоксополимеры поли(стирол-b-бутадиен-b-стирол) (SBS), блоксополимеры поли(стирол-b-(этилен-бутилен)-b-стирол) (SEBS) и блоксополимеры поли(стирол-b-(этилен-пропилен)-b-стирол) (SEPS).
Когда эти ТРЕ смешивают с полипропиленом, получаемое соединение ТРЕ/РР также обладает термопластичными упругими свойствами, то есть, упругими свойствами в определенном диапазоне температур, включающем комнатную температуру (20°С), и термопластичными свойствами вне этого диапазона.
Полипропилен не только улучшает адгезию между формованным уплотнителем и металлической вставкой, но и выгодным образом повышает твердость по Шору А получаемых уплотнителей.
Герметизирующий состав, используемый в способе настоящего изобретения, помимо соединения РР/ТРЕ включает одну или несколько добавок, основными функциями которых является уменьшение вязкости герметизирующего состава при высокой температуре, снижение стоимости получаемого готового материала и/или повышение физической или химической устойчивости получаемого готового материала.
К удешевляющим добавкам относятся, например, минеральные наполнители, такие как мел, каолин, тальк, оксид цинка и углеродная сажа. Они могут присутствовать в количестве, обычно, от 1 до 15%, предпочтительно, от 2 до 10% вес. относительно общего веса герметизирующего состава. Присутствие указанных минеральных наполнителей способствует увеличению твердости по Шору А получаемых уплотнителей.
Масла, предпочтительно, минеральные масла облегчают нанесение и делают возможным уменьшение температуры стеклования и увеличение текучести горячего герметизирующего состава. Они присутствуют, например, в количестве от 10 до 50% вес., предпочтительно, от 20 до 45% вес. относительно общего веса герметизирующего состава. Их присутствие мало влияет на твердость готового уплотнителя.
Наконец, также могут присутствовать антиоксиданты или УФ стабилизаторы, в небольшом количестве, обычно, менее 1% вес.
Общее количество указанных добавок, однако, не должно превышать верхний предел, составляющий, примерно, от 30 до 35% вес., предпочтительно, герметизирующий состав содержит от 35 до 65% вес., предпочтительно, от 45% до 60% вес., в частности, от 50 до 57% вес. соединения РР/ТРЕ относительно общего веса герметизирующего состава.
Готовые к использованию герметизирующие составы, содержащие соединение РР/ТРЕ и добавки (минеральные масла/минеральные наполнители/стабилизаторы), выпускаются серийно компаниями TEKNOR APEX, EXXON, KRAIBURG, MCPP, MULTIBASE.
Герметизирующий состав нагнетают, предпочтительно, при температуре от 170°С до 260°С, в частности, от 170°С до 220°С и давлении от 15 бар до 120 бар, предпочтительно, от 15 бар до 80 бар.
«Отверждение» герметизирующего состава происходит при простом охлаждении, активном или пассивном, предпочтительно, активном, формы и герметизирующего материала. Другими словами, стадия отверждения не включает стадию нагревания с целью химической сшивки герметизирующего состава.
Снятие формы с уплотнителя, преимущественно, осуществляется до полного охлаждения до комнатной температуры, например, при температуре от 40 до 120°С.
Залитые металлические вставки могут быть изготовлены из любого металлического материала. Предпочтительно, они изготовлены из стали. Необязательно, они могут иметь органическое или неорганическое защитное покрытие, например, катафоретически осажденный слой краски, обеспечивающий эффективную защиту от коррозии.
Нанесенное на металлические вставки покрытие из полипропилена, следовательно, может непосредственно контактировать с металлической поверхностью, или же может быть нанесено на слой краски, осажденной путем катафореза. Толщина покрытия из полипропилена, преимущественно, составляет от 0,1 до 5 мм, предпочтительно, от 0,5 до 4 мм, в частности, от 1 до 3 мм, при этом, указанные диапазоны не включают толщину возможного слоя катафоретически осажденной краски. Покрытие из полипропилена может быть нанесено, например, в форме порошкообразного слоя, который при нагревании преобразуется в пленку.
Покрытие из полипропилена, преимущественно, состоит, по меньшей мере, на 95% вес., предпочтительно, 98% вес., в идеальном случае, 100% вес. из полипропилена. Особенно предпочтительно, оно не содержит минеральных наполнителей.
1. Способ производства многокомпонентного автомобильного остекления, включающего стекло, эластомерный уплотнитель и металлическую вставку, залитую эластомерным уплотнителем, включающий стадии, на которых:
- вставляют край стекла и металлическую вставку в форму для герметизации, образующую герметичную полость вокруг края стекла,
- заполняют герметичную полость, охватывающую край стекла и металлическую вставку, нагнетая герметизирующий состав, содержащий соединение полипропилен (РР)/термопластичный эластомер (ТРЕ) в расплавленном состоянии,
- охлаждают герметизирующий состав с образованием эластомерного уплотнителя, в который встроена металлическая вставка,
- извлекают эластомерный уплотнитель, в который встроена металлическая вставка, из формы,
отличающийся тем, что указанное соединение РР/ТРЕ содержит от 30 до 80 мас.%, предпочтительно от 40 до 75 мас.%, в частности от 45 до 70 мас.%, полипропилена (РР), и тем, что металлическая вставка по всей своей поверхности, которая должна вступать в контакт с герметизирующим составом, снабжена покрытием из полипропилена.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поверхность вставки, которая должна вступать в контакт с герметизирующим составом, составляет от 10 до 1000 см2.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что ТРЕ выбран из группы, состоящей из следующих полимеров:
- невулканизированный каучук из мономера этилен-пропилен-диена (EPDM),
- частично вулканизированный каучук из мономера этилен-пропилен-диена (EPDM) и
- стирольные термопластичные эластомеры (ТРЕ-S), такие как блоксополимеры поли(стирол-b-бутадиен-b-стирол) (SBS), блоксополимеры поли(стирол-b-(этилен-бутилен)-b-стирол) (SEBS) и блоксополимеры поли(стирол-b-(этилен-пропилен)-b-стирол) (SEPS).
4. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что толщина покрытия из полипропилена на металлической вставке составляет от 0,1 до 5 мм, предпочтительно от 0,5 до 4 мм, в частности от 1 до 3 мм.
5. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что герметизирующий состав дополнительно содержит минеральные наполнители, такие как мел, каолин, тальк, оксид цинка и углеродная сажа, технологические добавки, такие как масла, предпочтительно минеральные масла, или антиоксиданты или УФ-стабилизаторы.
6. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что герметизирующий состав содержит от 35 до 65 мас.%, предпочтительно от 45% до 60 мас.%, в частности от 50 до 57 мас.%, соединения РР/ТРЕ относительно общей массы герметизирующего состава.
7. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что герметизирующий состав нагнетают при температуре от 170 до 260°С, предпочтительно от 170 до 220°С, и давлении от 15 до 120 бар, предпочтительно от 15 до 80 бар.
8. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что стадию охлаждения жидкого герметизирующего состава осуществляют путем активного охлаждения формы для герметизации.
