Tratamiento superficial con plasma atmosférico en uniones adhesivas híbridas Al/HDPE y AL/PP

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dc.contributor.advisor Martínez Casanova, Miguel Ángel
dc.contributor.author Sánchez García, Ramón
dc.date.accessioned 2017-09-25T17:42:50Z
dc.date.available 2017-09-25T17:42:50Z
dc.date.issued 2013
dc.date.submitted 2013-07-11
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/10016/25326
dc.description.abstract Una de las vías de investigación que más interesan a la industria de la automoción y en la que se están empleando más medios es la utilización de adhesivos como medio de unión. Esto se debe a las muchas ventajas que tiene este tipo de unión frente a las uniones mecánicas convencionales, como en capacidad de realizar uniones con perfiles más complejos, manejo de herramientas más seguras para el operario, mejora de la apariencia final de la unión, resistencia a factores ambientales, pero, sobre todo, en cuestión de reducción de peso y mejora de las condiciones mecánicas de la unión, parámetros que están en constante revisión en el marco de dicha industria. Dentro de esa línea de investigación se destaca la utilización de adhesivos en soluciones híbridas metal/plástico. Desde el comienzo de la industria automovilística ha surgido la necesidad de unir diferentes materiales y, en concreto, hoy en día, plásticos con metales. El desarrollo de nuevos materiales poliméricos con propiedades mecánicas y químicas extraordinarias durante la segunda mitad del siglo XX ha permitido a la industria, y en concreto, a la de la automoción, poder optimizar sus productos manteniendo las prestaciones mecánicas y abaratando los costes de producción. Gracias al avance de la industria de los adhesivos que se ha producido durante el siglo XX se ha llegado a la situación de poder realizar uniones adhesivas, virtualmente, con casi cualquier material. Una de las posibilidades son las uniones disimilares metal/polímero, las propiedades de adhesión de los diferentes metales y polímeros disponibles es múltiple y, en general, se puede realizar casi cualquier combinación con resultados aceptables (también dependiendo de las condiciones de trabajo de la unión) pero existe un tipo de plásticos, más concretamente los termoplásticos llamados poliolefinas, que presentan una capacidad de adhesión muy baja. La unión adhesiva en este tipo de material presente muchas dificultades ya que este es un material excelentemente estable químicamente y con una microestructura que no favorece la adhesión. Para mejorar las capacidades de las poliolefinas, como el polietileno (PE) y el polipropileno (PP), de uso común y universal en toda la industria, y usados en el presente proyecto, se le pueden realizar tratamientos que modifiquen, química o físicamente, las propiedades del material sin afectar a las capacidades favorables de las que ya disponía. Uno de los múltiples tratamientos y que se ha venido desarrollando recientemente es el tratamiento de la superficie mediante plasma atmosférico. El tratamiento superficial por plasma atmosférico para la mejora de la adhesión en uniones híbridas entre aluminio (Al) y dos tipos de poliolefinas (PE y PP) va a ser el objeto de estudio del presente proyecto empleando para ello dos productos adhesivos diferentes como son el adhesivo con base de polímero de silano modificado mono-compoonente, Terostat 9220, de la marca Henkel™ y el adhesivo estructural epoxi bi-componente, Adekit H9940 fabricado por la empresa Axson Technologies™. Este trabajo es consecuencia de un proyecto para la industria del automóvil. Los materiales y adhesivos empleados son los propuestos en dicho proyecto. En este estudio se realizarán diferentes experimentos en los que se pondrán a prueba las capacidades mecánicas de las comentadas uniones híbridas Al/PE y Al/PP con los diferentes adhesivos contrastando resultados entre la unión con un simple tratamiento superficial de limpieza y lijado y la unión previamente sometida a un tratamiento superficial con plasma atmosférico y comparando los resultados finales entre ambos adhesivos. Los resultados revelaron que las uniones sin más que los tratamientos de limpieza superficial estándar presentaron una pobre adhesión en todos los casos con rotura en la intercara adhesivo/plástico, por lo general, mientras que con el uso del tratamiento superficial con plasma atmosférico entre el silano modificado y el PE resultó en rotura cohesiva y buenos resultados de resistencia mecánica.
dc.description.abstract Adhesive application for bonding solutions is one of the most interesting researching lines in the automotive industry.in which has been invested more. It relies in the multiple advantages that this type of bonding demonstrates versus other traditional mechanical joints, as in its capability of application in more complex profiles, safer managing tools for the operators, final appearance improvement, endurance against environment factors, but, above all, in weight reduction and mechanical performance improvement, parameters which are being reviewed constantly in the industry. Within this research branch, the adhesive technologies application in hybrid solutions – aluminum / plastic – could be highlighted. Since the beginning of the automotive industry the need to bond different materials between them has emerged, and more specifically, between plastics and metals. The new polymeric materials development with outstanding mechanical and chemical properties during the second half of the 20th century has enabled the industry, specially the automotive one, product optimization keeping the mechanical behaviour and lowering the production costs. Thanks to the adhesives industry’s advance occurred during 20th century it is possible to join – virtually – any material between them. One of the possible bonding solutions is the dissimilar joints between metal and polymers. The adhesion capabilities of the different metals and polymers is multiple and, generally, it can be achieved almost any joint combination with acceptable results – depending on the joint’s work conditions – but there is a kind of plastics, more specifically the thermoplastics called polyolefins, which present very low adhesion capabilities. The adhesive bonding with this kind of material shows many difficulties due to its excellent chemical stability and a microstructure not favourable to adhesion. In order to enhance the polyefins’ adhesion capabilities – as polyethylene (PE) and polypropylene (PP), commonly and universally used throughout the industry, and so in this study – they can be exposed to treatments that could modify the material properties, chemically and physically, without affecting the favourable capabilities already available. Among all the possible treatments highlights the recently developed air plasma surface treatment. The air plasma surface treatment to enhance adhesion in dissimilar joints between aluminium and two kinds of polyolefin – PE and PP – will be the main object of study of this paper work, applying to different adhesives, as mono-component silane-modified based polymer Terostat 9220 by Henkel™, and structural bi-component epoxy adhesive, Adekit H9940 by Axson Technologies™. This study has been developed due to an automotive industry project. All the materials and adhesives used were proposed in that project.
dc.format.mimetype application/pdf
dc.language.iso spa
dc.rights Atribución-NoComercial-SinDerivadas 3.0 España
dc.rights Atribución-NoComercial-SinDerivadas 3.0 España
dc.rights.uri http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/es/
dc.subject.other Ensayo de materiales
dc.subject.other Adhesivos
dc.subject.other Industria de la automoción
dc.subject.other Polímeros
dc.title Tratamiento superficial con plasma atmosférico en uniones adhesivas híbridas Al/HDPE y AL/PP
dc.type bachelorThesis
dc.subject.eciencia Ingeniería Mecánica
dc.rights.accessRights openAccess
dc.description.degree Ingeniería Técnica en Mecánica
dc.contributor.departamento Universidad Carlos III de Madrid. Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales e Ingeniería Química
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