PEGAMENTO ESTRUCTURAL DE DOS COMPONENTES PARA EL PEGAMENTO DE IMANES PERMANENTES A BASE DE ELEMENTOS DE LAS TIERRAS RARAS.

El presente invento se refiere a un pegamento estructural de dos componentes sobre la base de compuestos orgánicos que contienen enlaces múltiples,

polimerizables por radicales, en particular ésteres de ácido acrílico y/o de ácido metacrílico, sustituidos, el cual a causa de su ausencia de ácidos es especialmente apropiado para el pegamiento de imanes permanentes a base de elementos de las tierras raras, constituidos sobre la base de neodimio, hierro y boro.

Pegamento estructural de dos componentes para el pegamiento de imanes permanentes a base de elementos de las tierras raras.

El presente invento se refiere a un pegamento estructural de dos componentes sobre la base de compuestos orgánicos que contienen enlaces múltiples, polimerizables por radicales, con las características del prefacio de la reivindicación 1.

Para la construcción de sistemas de imanes a partir de imanes permanentes a base de elementos de las tierras raras, se deben de pegar con frecuencia varios imanes unos con otros o imanes sobre partes de soporte, tales como p. ej. placas polares de hierro de cierre de retorno, estableciéndose, en virtud de las propiedades químicas y físicas de los imanes, unos requisitos especiales a los sistemas de pegamentos.

Así, los imanes permanentes a base de elementos de las tierras raras, y en particular los constituidos a base de neodimio, hierro y boro son muy susceptibles de sufrir corrosión bajo la acción de la humedad del aire o del agua de condensación. Al actuar la humedad, en el caso de los materiales de neodimio, hierro y boro se llega a la formación plana de herrumbre roja sobre la superficie de los imanes (corrosión roja). Además de esto, también es atacada la fase rica en neodimio, siendo este ataque especialmente espectacular, puesto que la fase rica en neodimio en la estructura cristalina toma a su cargo la función del aglutinante mecánico entre los granos de los imanes. En el caso de esta denominada corrosión blanca, el imán se descompone para dar un polvo de color gris blancuzco. La corrosión de la fase rica en neodimio está vinculada con la absorción de hidrógeno y la formación de hidruro de neodimio, con lo cual se acelera adicionalmente la propagación de la corrosión blanca. La absorción de agua se realiza mediante reacción con el agua del entorno (humedad del aire, agua de condensación) y, a la temperatura ambiente, se efectúa de una manera relativamente lenta. A una temperatura elevada, p. ej. de 80ºC y más alta, la reacción transcurre con una velocidad digna de mención. La corrosión es acelerada significativamente en ambos casos en presencia de ácidos. Así, la velocidad de reacción, tanto de la corrosión blanca como también de la corrosión roja, ya a la temperatura ambiente es relativamente alta y puede conducir en el transcurso de unas pocas semanas a la destrucción del imán. Para la construcción de sistemas de imanes a partir de imanes permanentes a base de elementos de las tierras raras se necesitan por lo tanto unos sistemas de pegamentos que estén exentos de ácidos.

Además de esto, para la producción técnica de pegamentos de sistemas de imanes, en particular cuando los imanes se construyen en el estado magnetizado, es ventajosa la utilización de sistemas adhesivos rápidos, puesto que de este modo se evita el empleo de costosos dispositivos de soporte hasta llegar al endurecimiento total del pegamento, y también en grandes series se puede llevar a cabo un montaje rápidamente y de un modo seguro con instalaciones automáticas de equipamiento y pegamiento. En los casos de muchos sistemas de imanes, tales como p. ej. rotores para motores eléctricos y generadores, varios imanes se deben de colocar uno junto a otro directamente y es indispensable conseguir en un corto período de tiempo un endurecimiento incipiente seguro del pegamento hasta llegar a una resistencia mecánica mínima, con el fin de impedir un resbalamiento o respectivamente una rotura en pedazos de los imanes a causa de las fuerzas magnéticas de atracción o rechazo. En este caso debería conseguirse en un período de tiempo situado por debajo de dos minutos un suficiente endurecimiento incipiente con una resistencia mínima a la cizalladura del pegamiento de 0,5 - 1,0 N/mm², con el fin de poder equipar a las partes de soporte del sistema de un modo seguro con imanes magnetizados.

Otro importante requisito adicional, que se plantea para el sistema de pegamento utilizado, es la estabilidad térmica del pegamiento en las típicas condiciones de trabajo de los sistemas de imanes, lo cual significa, por ejemplo en el caso de la utilización para motores, una carga térmica hasta de 150ºC. Además de esto, el pegamiento de imanes debe de absorber las tensiones mecánicas, que actúan en el caso del endurecimiento total o en el caso de cambios de temperaturas sobre el pegamento, p. ej. por causa de diferencias del coeficiente de dilatación térmica de los materiales pegados unos con otros, de manera tal que no resulte ninguna grieta ni ningún perjuicio de la adhesión en la película de pegamiento.

Para el pegamiento de piezas de trabajo, en particular de imanes permanentes a base de elementos de las tierras raras, se conocen una serie de diferentes sistemas de pegamentos. Así, se pueden emplear por ejemplo pegamentos de cianoacrilato, que también son conocidos como los denominados pegamentos instantáneos (endurecibles en unos pocos segundos) y por consiguiente cumplen sin problemas el criterio del rápido endurecimiento incipiente y total. Una desventaja de los pegamentos de cianoacrilato consiste en que ellos, en un recinto de pegamiento climatizado, deben de ser elaborados con una humedad definida del aire. Una desventaja adicional de estos pegamentos consiste en que los pegamientos no son estables a largo plazo bajo carga. Además de esto, los pegamientos son sensibles a la humedad y el propio pegamento es relativamente frágil, lo cual conduce a que el pegamento, después de cambios de temperaturas, caiga grandemente en la resistencia mecánica. Tales pegamentos, por regla general, se pueden emplear solamente hasta una temperatura de servicio de 80ºC.

Están muy propagados para el pegamiento de piezas de trabajo unos sistemas de resinas epoxídicas termoendurecibles, que tienen altas resistencias mecánicas así como altas estabilidades. Sin embargo, estos pegamentos deben de ser endurecidos totalmente en hornos de paso continuo con unos períodos de tiempo de permanencia de hasta una hora o, en el caso de un endurecimiento más rápido, deben de ser endurecidos totalmente mediante técnicas de inducción costosas y más caras. Para el pegamiento de elementos componentes electrónicos, tales como p. ej. imanes permanentes a base de elementos de las tierras raras, tales sistemas de resinas epoxídicas son apropiadas solamente de una manera condicionada.

La utilización de dos pegamentos estructurales de dos componentes sobre la bases de ésteres de ácido acrílico o metacrílico, sustituidos, es conocida ya desde hace mucho tiempo y se ha introducido de manera óptima. Tales pegamentos se endurecen totalmente con mucha rapidez y poseen una alta capacidad de aguante mecánico y térmico. La desventaja de estos pegamentos consiste, sin embargo, en que para el rápido endurecimiento total deben de estar presentes unas concentraciones más o menos grandes de ácido acrílico, ácido metacrílico u otros ácidos orgánicos, que sirven para mejorar la adhesión de los substratos mediante formación de sales, lo cual está vinculado con la puesta en libertad de iones metálicos, que actúan como agentes aceleradores para el endurecimiento. Unos típicos contenidos de ácidos de los pegamentos estructurales de dos componentes están situados entre 1 y 10% en peso. Este contenido relativamente alto de ácidos hace que los pegamentos sean inapropiados para el pegamiento directo de imanes sobre la base de neodimio, hierro y boro.

Por consiguiente, subsiste el problema de encontrar un pegamento de imanes para imanes permanentes a base de elementos de las tierras raras, que reúna en sí mismo la ausencia de ácidos, una estabilidad térmica, un endurecimiento total rápido y una alta resistencia mecánica.

El problema se resuelve mediante un pegamento de dos componentes con la característica del prefacio definitorio de la reivindicación 1. Unos perfeccionamientos adicionales y unas formas de realización ventajosas del pegamento se reproducen en las reivindicaciones subordinadas.

En el caso del procedimiento conforme al invento se emplea un pegamento estructural de dos componentes sobre la base de compuestos orgánicos que contienen enlaces múltiples, polimerizables por radicales, tales como p. ej. ésteres de ácido acrílico y/o metacrílico, sustituidos. Este pegamento de dos componentes se compone de por lo menos un componente A con un agente iniciador de radicales y por lo menos otro componente B adicional con un agente activador. A diferencia de los convencionales pegamentos estructurales, constituidos sobre la base de ésteres de ácido acrílico o metacrílico, sustituidos, el sistema conforme... [Seguir leyendo]

1. Utilización de un pegamento estructural de dos componentes sobre la base de compuestos orgánicos que contienen enlaces múltiples, polimerizables por radicales, en particular ésteres de ácido acrílico y/o ésteres de ácido metacrílico, sustituidos, para el pegamiento de imanes permanentes a base de elementos de las tierras raras, en particular imanes sobre la base de neodimio, hierro y boro, comprendiendo el pegamento de dos componentes por lo menos un componente A con un agente iniciador de radicales y por lo menos otro componente B adicional con un agente acelerador por radicales, estando los componentes A y B exentos de ácidos y por lo menos uno de los dos componentes comprendiendo una resina, o una mezcla de resinas, sobre la base de polímeros de alto peso molecular, que tienen grupos de éteres fenólicos.

2. Utilización según la reivindicación 1, en la que el pegamento de dos componentes está conformado como pegamento estructural de dos componentes sobre la base de compuestos orgánicos que contienen enlaces múltiples, polimerizables por radicales, en particular ésteres de ácido acrílico y/o ésteres de ácido metacrílico, sustituidos, comprendiendo el pegamento de dos componentes por lo menos un componente A con un agente iniciador de radicales y por lo menos otro componente B adicional con un agente acelerador por radicales, caracterizado porque los componentes A y B están exentos de ácidos y por lo menos uno de los dos componentes comprende una resina, o una mezcla de resinas, sobre la base de polímeros de alto peso molecular, que tienen grupos de éteres fenólicos, comprendiendo los polímeros de alto peso molecular, que contienen grupos de éteres fenólicos, resinas fenoxídicas y/o resinas epoxídicas sólidas de alto peso molecular de las series del bisfenol A y/o del bisfenol B, con un peso molecular medio comprendido entre 2.000 y 100.000 g/mol.

3. Utilización de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada porque las resinas fenoxídicas y/o las resinas epoxídicas sólidas de alto peso molecular tienen un peso molecular medio comprendido entre 3.000 y 50.000 g/mol.

4. Utilización de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 ó 3, caracterizada porque la resina es una resina fenoxídica sobre la base de bisfenol A, con un peso molecular medio de aproximadamente 30.000 g/mol.

5. Utilización de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizada porque la resina es una resina epoxídica de bisfenol A con un peso molecular medio de > 3.000 g/mol.

6. Utilización de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizada porque los compuestos orgánicos polimerizables por radicales son ésteres de ácido metacrílico de alcoholes alifáticos y/o aromáticos con uno o varios grupos hidroxilo, tales como p. ej. metanol, etanol, propanol, alcoholes superiores, éteres glicólicos, glicerol y dioles.

7. Utilización de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 6, caracterizada porque los componentes A y/o B comprenden aditivos adicionales, seleccionados entre el conjunto formado por polímeros destinados al aumento de la viscosidad, tales como p. ej. un poli(metacrilato de metilo), organosilanos destinados al mejoramiento de la adhesión, compuestos organometálicos destinados a la producción de iones metálicos como agentes aceleradores para el endurecimiento, materiales de carga minerales, aditivos reológicos, tales como p. ej. Aerosil, agentes plastificantes, disolventes o demás sustancias auxiliares o coadyuvantes.

8. Utilización de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 7, caracterizada porque el componente A y/o B comprende un polímero formador de películas.

9. Utilización de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 8, caracterizada porque las mezclas de resinas comprenden mezclas de polímeros que tienen grupos de éteres fenólicos, en común con polímeros compatibles, tales como p. ej. poli(metacrilatos de metilo), copolímeros de metacrilatos, polisulfonas, poliésteres o poliuretanos.

10. Utilización de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 9, caracterizada porque la proporción de resinas en el pegamento está situada entre 10% y 80% en peso, de manera preferida entre 30% en peso y 60% en peso.

11. Utilización de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 10, caracterizada porque el agente iniciador de radicales es un peróxido orgánico.

12. Utilización de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 11, caracterizada porque el agente activador es una amina aromática.

13. Utilización de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 12, caracterizada porque el peróxido orgánico es peróxido de dibenzoílo y/o hidroperóxido de cumeno.

14. Utilización de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 13, caracterizada porque la amina aromática es N.N-dimetil-toluidina, fenil-butil-imina y/o 3,5-dietil-1,2-dihidro-1-fenil-2-propil-piridina.

15. Utilización de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 14, caracterizada porque el componente B, junto a la amina aromática, comprende un reactivo concomitante, tal como p. ej. sacarina.

16 Utilización de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada porque el componente A comprende aproximadamente 65% en peso de una mezcla de compuestos de metacrilatos, aproximadamente 32,5% en peso de una resina epoxídica de bisfenol A y aproximadamente 2,5% en peso de dimetil-toluidina, y el componente B comprende aproximadamente 9% en peso de un poli(metacrilato de metilo) y aproximadamente 1% en peso de peróxido de dibenzoílo, disueltos en acetona.

17. Utilización de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada porque el componente A comprende aproximadamente 60% en peso de una mezcla de compuestos de metacrilatos, aproximadamente 36% en peso de una resina fenoxídica con una masa molecular de aproximadamente 2.200 g/mol, aproximadamente 2% en peso de hidroperóxido de cumeno y aproximadamente 2% en peso de sacarina, y el componente B comprende aproximadamente 1% en peso de N.N-dimetil-toluidina en ciclohexano.