MATERIALES ADHESIVOS ESTRUCTURALES MEJORADOS.

La presente invención se refiere a materiales adhesivos, y particularmente, pero no exclusivamente, a pastas estructurales y materiales adhesivos de película. Los materiales adhesivos o las pastas estructurales son muy conocidos en diversos campos. En particular, las pastas estructurales y los adhesivos de película son muy conocidos en las industrias aeroespaciales y de energía eólica, mientras que las pastas y las películas eléctricamente conductoras son conocidas para el uso principalmente en la industria electrónica y en la industria del embalaje. Los materiales adhesivos se usan a menudo debido a su bajo peso en comparación con las alternativas convencionales. Sin embargo, los adhesivos a menudo tienen conductividad eléctrica inherente muy baja, con resistividad eléctrica correspondientemente alta. La conductividad eléctrica baja que exhiben estos materiales adhesivos puede ser desventajosa en ciertas aplicaciones en las que se necesita capacidad para disipar energía procedente de una descarga eléctrica. Ejemplos de aplicaciones de este tipo incluyen protección frente a rayos, interferencia electromagnética (EMI), y disipación electrostática (ESD). Las uniones adhesivas convencionales son susceptibles de sufrir un grado inaceptable de daño si se someten a descargas eléctricas altas, que dan como resultado la volatilización de la línea de adhesivo y producen con ello despegado de las uniones a las que se ha aplicado el adhesivo. Una aproximación para resolver el problema anterior es usar adhesivos que tienen trenzados unidos a estructuras no metálicas (a menudo conectando estructuras no metálicas con metálicas) para proporcionar disipación segura de energía o descarga eléctrica a lo largo de una ruta conductora en el adhesivo. Los trenzados pueden proporcionar protección electromagnética mejorada tanto para el adhesivo, como para la estructura de la que el adhesivo es un constituyente, pero con la desventaja del aumento de gasto y del aumento de peso. Este aumento de gasto y de peso es particularmente desventajoso en los campos en los que es indeseable el aumento de peso del componente. Como alternativa se usan pernos o grapas en uniones en aplicaciones aeroespaciales para aumentar la conductividad eléctrica del adhesivo. Sin embargo, el uso de pernos y grapas es limitado debido al aumento de peso resultante, limitándose con ello el uso posible especialmente cuando se desean soluciones de bajo peso para estructuras de materiales compuestos. Otras soluciones para proporcionar materiales adhesivos eléctricamente conductores se han derivado de la industria electrónica y del embalaje. Estos adhesivos se basan habitualmente en sistemas que están muy cargados de plata (habitualmente 80-90% en peso). Sin embargo, los adhesivos cargados de plata son muy costosos, particularmente pesados, y a menudo dan como resultado materiales con propiedades mecánicas a niveles inferiores a los requeridos para muchas aplicaciones típicas, tales como las aplicaciones aeroespaciales. También se han intentado adhesivos que comprenden polímeros y resinas eléctricamente disipadores, pero se ha encontrado que no proporcionan suficiente conductividad eléctrica para aplicaciones tales como protección contra rayos para aspas y turbinas de aeroplano. El uso creciente de materiales compuestos, particularmente en el campo aeroespacial, requiere productos de apoyo, como adhesivos y pastas estructurales, que proporcionen niveles de conductividad eléctrica que se aproximen a los de los metales a fin de complementar las capacidades de diseño del material compuesto. El documento US 2004/0016913 está dirigido a un material conductor que se usa para fijar un circuito integrado a un sustrato, a fin de formar una ruta conductora entre ellos (véase párrafo [0035] de US 2004/0016913). Los párrafos [0080] a [0084] de US 2004/0016913 describen una realización del material conductor, que comprende: - un adhesivo basado en una resina epoxi aromática, - un material eléctricamente conductor, que incluye esferas de níquel revestidas de plata (relación de aspecto inferior a 10:1) y escamas de níquel revestidas de plata (relación de aspecto superior a 10:1). La presente invención pretende por lo tanto proporcionar un material adhesivo que tenga propiedades mejoradas de conductividad eléctrica en comparación con intentos previos según se describe en este documento, y que sea interesante de fabricar, usar y reparar. La presente invención pretende además proporcionar un procedimiento para fabricar el material adhesivo que tiene propiedades mejoradas de conductividad eléctrica. Según la presente invención se proporciona un material adhesivo que comprende al menos una resina polimérica adhesiva, al menos un aditivo revestido de metal que tiene una relación de aspecto de menos de 10:1, y al menos una fibra revestida de metal que tiene una relación de aspecto de más de 10:1. 2   Se ha encontrado que una combinación de fibras de relación de aspecto alta y aditivos de relación de aspecto baja, tal como gránulos de vidrio revestidos de plata y fibras de vidrio revestidas de plata, en una resina polimérica adhesiva de un material adhesivo reduce grandemente su resistividad eléctrica en masa en la dirección z (a través del espesor). Esto da como resultado una conductividad eléctrica mejorada a través del material adhesivo. Adicionalmente, se pueden obtener las mismas mejoras en la conductividad eléctrica usando solo fibras revestidas de metal de relación de aspecto baja o de relación de aspecto alta en cantidades de carga bajas (esto es aditivos revestidos de metal de relación de aspecto baja de 0,2% en peso a 30% en peso o aditivos discretos revestidos de metal de relación de aspecto alta de 0,2 a 25% en peso). En comparación con los intentos previos tales como los de esterillas de carbono revestido de níquel, no hay requisito para una esterilla de fibra, permitiendo con ello que se use la presente invención para aplicaciones en pasta en las que no sería adecuado el uso de adhesivos de película. Adicionalmente, en comparación con el uso de cargas altas de gránulos de plata, la presente invención proporciona cargas bajas de aditivos en el material adhesivo lo que da como resultado un material adhesivo de coste inferior, peso inferior, y conservación de resistencia estructural lo que permite que la presente invención se use para aplicaciones estructurales. El material adhesivo está dispuesto entre los sustratos de la unión, y facilita la conducción eléctrica entre los sustratos. La reducción de la resistividad eléctrica de la masa y la mejora en la conductividad del material adhesivo proporcionan transferencia eléctrica mejorada entre los sustratos pegados, proporcionando así disipación de energía eléctrica de descarga, y más específicamente rendimiento mejorado contra los rayos. Adicionalmente, se ha encontrado que el uso de una combinación de aditivos revestidos de metal de relación de aspecto baja y alta distribuidos en el material adhesivo, sorprendentemente, da como resultado características mecánicas y de manejo sustancialmente similares en comparación con materiales adhesivos equivalentes sin modificar. Los aditivos revestidos de metal proporcionan poco peso adicional en comparación con un material adhesivo sin modificar, y poco detrimento sustancial al rendimiento mecánico del material adhesivo (por ejemplo adhesión/pegado, resistencia a la cizalladura de solapa, viscosidad, compresión, o flexibilidad). Las mejoras conseguidas por la presente invención son sorprendentes en vista de los bajos niveles de aditivos revestidos de metal empleados, y la alta resistividad eléctrica que se exhibe normalmente por los materiales adhesivos sin modificar. Está previsto que los términos "resistividad" y "conductividad" usados en este documento se refieran a resistividad eléctrica y conductividad eléctrica respectivamente. Resistividad en masa se refiere a la medición de la resistividad eléctrica en la "masa" o "volumen" de un material adhesivo semiconductor o conductor. Se puede ver que la alusión a una "resistividad en masa inicial" se refiere a la resistividad en masa de un material adhesivo antes de adición de aditivos revestidos de metal. El valor de la resistividad en masa es la resistencia inherente de un material dado con relación a su volumen. Los valores se miden y se expresan habitualmente en unidades de ohmio metro (m) para la conductividad de un material tridimensional. La resistividad eléctrica en masa de un material se define habitualmente mediante lo siguiente: donde: es la resistividad en volumen/masa (medida en ohmios metros); R es la resistencia eléctrica de un espécimen uniforme del material medida entre dos lados paralelos de la línea de pegado del adhesivo (medida en ohmios); t es el espesor de la línea de pegado del adhesivo (medido en metros)... [Seguir leyendo]

1. Un material adhesivo que comprende al menos una resina polimérica adhesiva, al menos un aditivo revestido de metal que tiene una relación de aspecto de menos de 10:1, y al menos una fibra revestida de metal que tiene una relación de aspecto de más de 10:1. 2. Un material adhesivo según la reivindicación 1 que es un adhesivo estructural. 3. Un material adhesivo según cualquier reivindicación precedente, en el que los aditivos revestidos de metal que tienen una relación de aspecto de menos de 10:1 se seleccionan entre partículas revestidas de metal, esferas revestidas de metal, dendritas revestidas de metal, gránulos revestidos de metal, cualesquiera otros cuerpos tridimensionales revestidos de metal, o cualquier combinación de los mismos. 4. Un material adhesivo según cualquier reivindicación precedente, en el que los aditivos revestidos de metal que tienen una relación de aspecto de menos de 10:1 comprenden un material de núcleo que está completa o parcialmente revestido al menos con un metal adecuado. 5. Un material adhesivo según la reivindicación 1 o cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en el que los aditivos revestidos de metal que tienen una relación de aspecto de menos de 10:1 tienen un tamaño en el intervalo de 2 µm a 250 µm. 6. Un material adhesivo según cualquier reivindicación precedente, en el que las fibras revestidas de metal tienen una dispersión de tamaños que tiene al menos 80% de la fibras de un tamaño en el intervalo de 10 µm a 6000 µm. 7. Un material adhesivo según cualquier reivindicación precedente, en el que el material adhesivo comprende adicionalmente partículas metálicas o no metálicas. 8. Un material adhesivo según cualquier reivindicación precedente, en el que el material adhesivo comprende al menos un vehículo. 9. Un material adhesivo según cualquier reivindicación precedente, en el que el material adhesivo comprende al menos un agente de curado. 10 Un procedimiento para aplicar un adhesivo según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes a una estructura aeroespacial, de aerogenerador, edificio, embarcación, tren o automóvil. 11 Un procedimiento según la reivindicación 10, en el que la estructura es una estructura aeroespacial.   21   22   23   24     26