Método para pegar y despegar dos o más superficies o soportes o capas de un sistema adhesivo,

comprendiendo el sistema adhesivo una composición adhesiva en su(s) superficie(s) pegada(s), estando colocada la composición entre dichas superficies o soportes o capas, y comprendiendo la composición adhesiva un agente adhesivo y/o un imprimador y/o un limpiador en su superficie de contacto y dispersadas en la misma, dos especies de microesferas termoexpansibles que tienen una diferencia en la temperatura de activación de entre 20-100ºC, en el que una primera especie de microesferas está asociada con el curado y el pegamiento y tiene un diámetro de sección transversal mayor que una segunda especie de microesferas que está asociada con el despegamiento, con el fin de despegar el sistema se proporciona un nivel de potencia suficiente de radiación térmica y/o energía térmica que se concentra sobre las superficies adhesivas de modo que se expande el segundo conjunto más pequeño de microesferas en las capas adhesivas y/o de imprimador y/o de limpiador y se provoca así el debilitamiento de las fuerzas adhesivas de superficie en la superficie de contacto de dichas capas en el sistema adhesivo

Método y aparato para pegar y despegar superficies de contacto adhesivas.

La presente invención se refiere a un sistema y un método de mejora de la unión o pegamiento de dos o más superficies entre sí y a un método para desprenderlas o despegarlas y a un aparato para ello. El método y aparato de la invención es de uso particular, aunque no exclusivo, en las industrias automovilística, aeronáutica, náutica, de la decoración, el envasado y la construcción para pegar y despegar de manera adhesiva superficies de contacto adhesivas de paneles, bastidores, películas, juntas, placas, cristales o cualquier otro artículo de este tipo que necesite pegarse entre sí y/o separarse; en algunos casos el sistema y método de despegamiento de la presente invención puede aplicarse a un adhesivo. La presente invención puede aplicarse también en odontología y cirugía en las que se desea empastar un empaste dental o en la sustitución de articulaciones óseas. El sistema de la presente invención puede usar también las microesferas térmicamente expansibles como vehículo o transportador para otros agentes o su superficie de envuelta de expansión y ayudar de ese modo en su dispersión dentro de una matriz u otros sistemas, incluyendo la industria de la limpieza o pueden usarse para dispersar/mezclar partículas multifuncionales y/o nanopartículas para evitar su aglomeración.

Antecedentes de la invención

Se conoce a partir de la técnica anterior unir piezas de carrocería de coches entre sí, por ejemplo, remachándolas o soldándolas por puntos entre sí y más recientemente mediante láser. Una tendencia reciente en la industria automovilística es usar una construcción modular para los vehículos, mediante lo cual se conectan/unen/pegan módulos individuales para formar la carrocería principal del vehículo y las piezas asociadas. Normalmente, los paneles de la carrocería o puertas del coche se sueldan y/o remachan entre sí con el fin de lograr una unión fuerte de las dos piezas. La soldadura usa un calor intenso para fundir una o más de las superficies de contacto de las piezas y necesita realizarse por especialistas conscientes de los riesgos del calor intenso, tanto para sí mismos como para las piezas del coche. El calor intenso puede provocar que la superficie del sustrato se deforme o se funda y se requiere una gran habilidad para garantizar que únicamente las secciones/partes/puntos que necesitan soldarse reciben realmente el calor de modo que se minimice el posible daño por calor a otras piezas. Con el fin de desprender estas piezas remachadas/soldadas, se requiere una intensa fuerza mecánica.

Se conoce también en la técnica anterior usar composiciones adhesivas para efectuar la unión segura de dos superficies/sustratos de componentes de vehículos. Se han usado ampliamente composiciones adhesivas o pegamentos para sujetar parabrisas a bastidores aplicando el adhesivo a una o ambas superficies de los componentes y alineándolas de modo que las superficies se pegan/unen entre sí. Normalmente, las composiciones adhesivas contienen agentes de curado con el fin de promover o acelerar el proceso de solidificación del adhesivo. Los agentes de curado pueden activarse por calor o humedad y se incluyen en la composición de modo que reticulan o polimerizan el adhesivo líquido dando una forma sólida y acelerando así el proceso de pegamiento químico. Con el fin de desprender el/los componente(s) adhesivo(s) pegado(s), puede aplicarse una fuerza termomecánica para separarlos. Por ejemplo, el caso de desprender un parabrisas de un bastidor que se pega firmemente en su sitio a medida que el sellante adhesivo se endurece, normalmente implica que el mecánico de cristales de automóviles retire el parabrisas (habitualmente en forma intacta) usando un dispositivo que comprende un hilo de corte o cuchillas especiales para cortar/serrar el caucho endurecido a lo largo de la periferia del parabrisas. Este proceso requiere una fuerza física importante para separar estructuralmente la fuerza de cohesión del adhesivo y puede conducir a afecciones musculoesqueléticas en los propios mecánicos como resultado de lesión por esfuerzo repetitivo. Problemas adicionales asociados con este método son que los hilos de corte pueden sobrecalentarse debido a la fricción, adicionalmente los propios hilos pueden romperse. En la industria automovilística, está convirtiéndose en habitual, en un esfuerzo por minimizar el peso del vehículo, mejorar el rendimiento y reducir el consumo de petróleo, emplear adhesivos para pegar otros componentes del coche tales como paneles exteriores de puerta a bastidores, por consiguiente el uso de composiciones adhesivas está haciéndose más generalizado en este área de la tecnología. Además, a medida que se implemente la nueva directiva de final de la vida útil del vehículo ("End of Life Vehicle", (ELV)), hay una necesidad de desprender o despegar adhesivos en la industria automovilística de modo que se desmonten y reciclen piezas de coches tales como cristales unidos, paneles y así sucesivamente de un modo rápido, económico, seguro y si es posible, reutilizable. Por tanto, hay una necesidad de mejoras para despegar diversas superficies.

Se han producido comercialmente microesferas termoplásticas térmicamente expansibles durante varios años y se han usado como cargas en polímeros, pinturas, masillas, plastisoles, tintas de impresión y como cargas en papel, cartón y explosivos. El documento WO 95/24441 describe un sustituto para las espumas de poliuretano en forma de una composición adhesiva para rellenar piezas de la caja del vehículo y proporcionar insonorización que incluye un 5-15% de microesferas expansibles que encapsulan alcanos. El documento WO 00/75254 también describe composiciones adhesivas y adhesivas/de imprimador que comprenden microesferas termoexpansibles, la activación por calor de las microcápsulas crea una presión a lo largo de las superficies de contacto en las que la composición se ha aplicado que reduce el pegamiento adhesivo de la superficie y la tensión de corte o rasgado del material adhesivo. La reducción en el pegamiento químico y/o físico de la adhesión en la superficie de contacto de las dos superficies pegadas se debe al efecto de las microesferas expandidas de modo que pueden describirse como que pueden despegarse sin fractura cohesiva cuando están en su estado expandido. Las microesferas presentes en la superficie de contacto cambian la estructura de la superficie adhesiva de pegamiento para crear un despegamiento instantáneo cuando se les suministra el desencadenante apropiado. La energía de la superficie de despegamiento es aproximadamente un tercio inferior a la energía de fractura cohesiva.

Uno de los problemas asociados con la industria automovilística es que al final de la vida útil del vehículo (ELV) la mayoría de los componentes del vehículo (más del 85%) tienen que desprenderse y retirarse del vehículo de modo que puedan desecharse de manera segura o reciclarse en procesos separados y especializados. El desechar vehículos al final de su vida puede requerir mucho tiempo, ser peligroso para la salud y el medio ambiente y ser caro puesto que es necesario desprender los artículos interiores, cuadros de instrumentos, paneles, paneles exteriores de puertas, placas, bastidores, unidades de luz y otros componentes de este tipo unos de otros.

Un método y aparato para llevar a cabo un método que permita un desprendimiento rápido, idealmente en unos pocos minutos, sin degradación de materiales tóxicos de una manera eficaz y segura de tales componentes ofrecería una ventaja inmediata con respecto a la técnica anterior, no sólo en la industria automovilística sino en cualquier campo en el que se desee desprender dos superficies/sustratos que se han adherido (pegado entre sí) por medio de un sistema de pegamiento adhesivo que puede estar presente en cualquiera de un componente adhesivo y/o imprimador y/o limpiador del sistema.

Se prevé que el método de la presente invención pueda usarse en muchas áreas diversas en las que se usan microesferas, por ejemplo y sin limitación, en la limpieza e higiene, odontología, medicina quirúrgica, fabricación de equipamiento deportivo, muebles y acabados, especialmente papel pintado decorativo y otras situaciones en las que se desea desprender más de una superficie. El aumento del volumen de las microesferas expandidas puede usarse también para ayudar a transportar y dispersar agentes depositados en su superficie mitigando así el problema de la aglomeración y agentes responsables de la aglomeración, un fenómeno asociado con una disminución de la actividad funcional.

Exposición de la invención

Un...

1. Método para pegar y despegar dos o más superficies o soportes o capas de un sistema adhesivo, comprendiendo el sistema adhesivo una composición adhesiva en su(s) superficie(s) pegada(s), estando colocada la composición entre dichas superficies o soportes o capas, y comprendiendo la composición adhesiva un agente adhesivo y/o un imprimador y/o un limpiador en su superficie de contacto y dispersadas en la misma, dos especies de microesferas termoexpansibles que tienen una diferencia en la temperatura de activación de entre 20-100ºC, en el que una primera especie de microesferas está asociada con el curado y el pegamiento y tiene un diámetro de sección transversal mayor que una segunda especie de microesferas que está asociada con el despegamiento, con el fin de despegar el sistema se proporciona un nivel de potencia suficiente de radiación térmica y/o energía térmica que se concentra sobre las superficies adhesivas de modo que se expande el segundo conjunto más pequeño de microesferas en las capas adhesivas y/o de imprimador y/o de limpiador y se provoca así el debilitamiento de las fuerzas adhesivas de superficie en la superficie de contacto de dichas capas en el sistema adhesivo.

2. Método según la reivindicación 1, en el que el nivel de potencia de radiación térmica y/o conducción térmica y/o energía térmica que pasa a través de la composición adhesiva provoca que el contenido de las microesferas expandidas se filtre o migre a través de sus envueltas porosas al interior de la matriz de la composición.

3. Método según cualquier reivindicación 1 ó 2, en el que la primera especie de microesferas encapsula un agente de soplado.

4. Método según cualquier reivindicación anterior, que comprende curar una composición adhesiva y/o despegar la misma composición adhesiva en su superficie pegada, estando colocada la composición entre dos o más superficies de soportes o capas, y comprendiendo la composición adhesiva un adhesivo y/o limpiador y/o imprimador en su superficie de contacto y dispersadas en la misma microesferas termoexpansibles, comprendiendo el método las etapas de:

(i) activar un método de curado de la composición proporcionando un primer nivel de potencia de radiación térmica y/o conducción térmica y/o energía térmica que pasa a través de la composición adhesiva de modo que el contenido de las microesferas expandidas se filtra o migra a través de sus envueltas porosas al interior de la matriz de la composición y;

(ii) despegar las superficies de contacto adhesivas de las mismas superficies de soportes o capas proporcionando un segundo nivel de potencia de radiación térmica y/o conducción térmica y/o energía térmica que se concentra sobre las superficies adhesivas de modo que se expanden las microesferas en las capas adhesivas y/o de limpiador y/o de imprimador y se provoca así el debilitamiento de las fuerzas adhesivas de superficie en la superficie de contacto de la composición adhesiva.

5. Método según la reivindicación 4, en el que la etapa (i) se realiza tras la deposición de la composición adhesiva y la etapa (ii) se realiza días, semanas, meses o años más tarde.

6. Método según cualquier reivindicación anterior, en el que las microesferas comprenden una envuelta copolimérica que encapsula un agente de expansión para el despegamiento de las microesferas y un agente de curado o catalizador mezclado con un agente de expansión para la etapa del curado de las microesferas.

7. Método según la reivindicación 6, en el que el agente de expansión se selecciona del grupo que comprende un gas expansible, un agente volátil, un agente de sublimación, agua, un agente que atrae agua o un agente explosivo.

8. Método según la reivindicación 6, en el que las microesferas que encapsulan el agente de curado tienen un diámetro de sección transversal mayor que las que encapsulan el agente de expansión.

9. Método según cualquier reivindicación anterior, que comprende además un activador del curado.

10. Método según la reivindicación 9, en el que el activador del curado se activa mediante una energía térmica aplicada o mediante su propia energía.

11. Método según cualquier reivindicación anterior, en el que el adhesivo es poliuretano o poli(cloruro de vinilo) o un polímero MS o una resina epoxídica.

12. Método según cualquier reivindicación anterior, en el que las microesferas se activan en un intervalo de temperatura de 45 a 220ºC para la fase de despegamiento.

13. Método según cualquier reivindicación anterior, en el que las microesferas usadas para despegar las microesferas que encapsulan el agente de expansión comprenden el 3-5% en peso del limpiador y el 5-10% en peso del imprimador en la superficie de contacto adhesiva.

14. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 12, en el que las microesferas usadas en el curado que encapsulan el agente de curado o catalizador comprenden el 2-3% en peso de la composición.

15. Método según cualquier reivindicación anterior, en el que la radiación térmica y/o conducción térmica proporcionada a las microesferas se proporciona por un medio que comprende una fuente de radiación electromagnética IR o UV, o a partir de un horno de convección o a partir de medios eléctricos, una batería o un láser o a partir de una fuente ultrasónica o a partir de un gas o a partir de una luz blanca o microondas u ondas sónicas.

16. Método según la reivindicación 15, en el que en el caso de usar radiación IR, se proporciona como una longitud de onda de entre 800-1400 nm a 2000-6000 nm y concentra radiación térmica sobre las microesferas con el fin de alcanzar su temperatura de expansión de activación antes que la temperatura de degradación de la matriz adhesiva.

17. Método según cualquier reivindicación anterior, en el que las microesferas termoexpansibles se proporcionan incrustadas en o recubiertas sobre una cinta o malla o película o unidas a un hilo o filamento o fibra.

18. Método según cualquier reivindicación anterior, en el que las microesferas están recubiertas con un material negro.

19. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, en el que las microesferas están recubiertas con o encapsulan un monómero y/o con nanopartículas dispersadas en la envuelta inicial porosa de la microesfera.

20. Método según cualquier reivindicación anterior, en el que las microesferas actúan como vehículo o transportador o portador o barrera o adyuvante de dispersión o adyuvante para prevenir la aglomeración de partículas o nanopartículas usadas en la industria de la limpieza, en una mezcla que comprende un aglutinante y disolvente, encapsulando las microesferas o bien un agente deseado o bien estando recubiertas con él.

21. Método según cualquier reivindicación anterior, en el que las microesferas se dispersan en una disposición de microhilos de modo que se forma una disposición poligonal.

22. Método según la reivindicación 21, en el que los microhilos tienen 100-200 µ de longitud.

23. Método según la reivindicación 22, en el que los microhilos tienen 2-20 µ de diámetro.

24. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 21 a 23, en el que la composición comprende entre el 1-10% en volumen de microhilos.

25. Método según cualquier reivindicación anterior, en el que las microesferas termoexpansibles están unidas a una superficie de contacto de uno o más de los componentes que se desean unir y/o separar o sobre una superficie interna de los componentes o en una superficie de contacto del limpiador y/o imprimador de dichos componentes.

26. Método según cualquier reivindicación anterior, en el que la composición adhesiva que comprende las microesferas se proporciona de una manera continua o discontinua predefinida o en puntos en una trayectoria o un canal o una ranura o una línea o círculos concéntricos proporcionados sustancialmente alrededor de la periferia de una o ambas de las superficies de contacto de los artículos que se desea unir o desprender.

27. Método según cualquier reivindicación anterior, en el que la profundidad y amplitud o espesor y anchura de la composición adhesiva pueden ser uniformes o pueden variar según se requiera en áreas de la(s) superficie(s) que necesitan unirse o desprenderse.

28. Método según cualquier reivindicación 1 ó 4, para unir o pegar dos o más superficies entre sí que comprende:

(i) aplicar una composición adhesiva que comprende un agente adhesivo y/o un imprimador y o una composición limpiadora a una o más de las superficies de contacto de cada uno o todos los artículos que van a pegarse entre sí; y

(ii) suministrar suficiente radiación térmica y/o conducción térmica a la composición adhesiva/de imprimador a través del contacto con una o más de las superficies de contacto de cada uno o todos los artículos que van a pegarse entre sí en sus superficies de contacto de modo que se provoca que una proporción de las microesferas termoexpansibles se expanda y libere un agente de soplado de curado a la composición adhesiva durante el proceso de pegamiento.

29. Método para desprender o despegar dos o más superficies que se han pegado entre sí que comprende suministrar suficiente radiación térmica y/o conducción térmica a una superficie que tiene recubierta sobre la misma o unida a la misma la composición definida en cualquiera de la reivindicación 1 o la reivindicación 4, suministrándose la energía térmica a una o más de las superficies de contacto de cada artículo que van a desprenderse/separarse de modo que se provoca que las microesferas termoexpansibles aumenten de volumen y se conviertan en un activador de presión de modo que se despegan las superficies de contacto del sistema de adhesión.

30. Método según la reivindicación 1, para despegar una composición adhesiva, estando presente la composición en una superficie de contacto y estando colocada entre dos o más superficies de cristales de vehículos o panel(es) o pieza(s) de vehículos, comprendiendo la composición un adhesivo o limpiador y/o imprimador y microesferas termoexpansibles dispersadas en la misma, teniendo las microesferas un diámetro de entre 10-50 µm y un intervalo de temperatura de activación de entre 110-210ºC y encapsulando al menos un agente de soplado, efectuándose el despegamiento exponiendo directamente las microesferas al nivel de potencia de radiación térmica y/o energía térmica que da como resultado una temperatura recibida por las microesferas en el intervalo de 110-210ºC.

31. Método según la reivindicación 30, que comprende además curar la composición adhesiva que comprende proporcionar microesferas de 30-50 µm de diámetro un intervalo de temperatura de activación de entre 50-100ºC, encapsulando las microesferas un agente de curado y/o catalizador y/o activador y efectuándose el curado mediante la exposición de las microesferas al nivel de potencia de radiación térmica y/o energía térmica que da como resultado una temperatura recibida por las microesferas en el intervalo de 50-100ºC.

32. Método según cualquier reivindicación 1 ó 4, en el que las superficies pegadas son cristales o paneles o piezas de automóviles y en el que la composición adhesiva comprende un primer conjunto de microesferas que tienen un diámetro de entre 30-50 µm y un intervalo de temperatura de activación de entre 50-100ºC y un segundo conjunto de microesferas que tienen un diámetro de entre 10-50 µm y un intervalo de temperatura de activación de entre 110-210ºC, estando presente el segundo conjunto de microesferas en una superficie de contacto del adhesivo o limpiador y/o imprimador, estando colocada la composición entre dos o más superficies del/de los cristal(es) o panel(es) o pieza(s) y:

(i) activándose el curado de la composición exponiéndola a un primer nivel de potencia de radiación térmica y/o energía térmica que da como resultado una temperatura recibida por las microesferas en el intervalo de 50-100ºC; y

(ii) despegándose el sistema adhesivo en sus superficies de contacto exponiéndolas a un primer nivel de potencia de radiación térmica y/o energía térmica que da como resultado una temperatura recibida por las microesferas en el intervalo de 110-210ºC.

33. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 30 a 32, para la retirada de cristales o paneles o piezas de vehículos al final del proceso de vida del vehículo.