Adhesivos sensibles a la presión en baterías de vehículos eléctricos

Los adhesivos sensibles a la presión (PSA), utilizados habitualmente en embalajes de final de línea, se están introduciendo rápidamente en la producción de baterías para vehículos eléctricos (VE). Los materiales termofusibles (hot melt) ofrecen la adhesión y flexibilidad necesarias para las aplicaciones de laminado de celda a paquete y de celda pouch (celda de bolsa).

Para poder dispensar los PSA, primero deben fundirse. Los sistemas tradicionales de aplicación de hot melt funcionan como cocinas lentas, derritiendo el material de fuera adentro. Cuando se deja el adhesivo fundido mucho tiempo, se produce carbonización. La carbonización provoca la degradación del adhesivo, una aplicación poco homogénea, líneas obstruidas, mala conductividad térmica y problemas de seguridad.  

En pocas palabras, el equipo usado para pegar cajas de cartón no va bien para sellar paquetes de baterías. La producción de vehículos eléctricos requiere mucha más precisión y control de datos que el embalaje de final de línea.

Los equipos empleados para aplicar adhesivos sensibles a la presión y otros adhesivos termofusibles en las baterías de los vehículos eléctricos deben:

• fundir el material a demanda, lo cual evita la carbonización;
• venir equipados con control de bucle cerrado y seguimiento de datos;
• integrarse con controladores lógicos programables (PLC) y aplicadores robotizados.

Hágase estas cinco preguntas a la hora de determinar el equipo de hot melt adecuado para su línea de baterías de VE:

1. ¿Puede hacer un seguimiento del rendimiento del sistema?
2. ¿Cómo ahorra dinero?
3. ¿Puede confiar en una calidad constante?
4. ¿Cuánto mantenimiento se requiere?
5. ¿Cuál es el grado de seguridad del sistema para los operadores de los equipos?

La capacidad de monitorizar parámetros críticos, como la temperatura, los niveles de producción y el uso de adhesivo,  genera repetibilidad y aumenta la eficiencia general.

Para aumentar aún más el rendimiento del sistema, solicite la monitorización remota. La capacidad de recibir actualizaciones en tiempo real en un smartphone, una tableta o un ordenador puede ayudarle a realizar ajustes rápidos en ese preciso instante, antes de que algo se convierta en un problema más adelante.

Es fundamental que su equipo pueda integrarse en un proceso de producción robotizado o de tipo pórtico. La disponibilidad de un módulo de pasarela de comunicaciones (CGM) que se conecte a Ethernet/IP o Profinet (por ejemplo) también forma parte integral del control de procesos.
 

Un buen sistema de aplicación de hot melt puede proporcionar ahorros operativos en estas áreas:

• Ahorro de tiempo: lleva tiempo calentar los adhesivos antes de dispensarlos. El tiempo necesario para poner en marcha su sistema depende del tamaño del depósito y de su superficie de fusión. Los sistemas de tanques de hot melt con gran volumen de material arrancan mucho más despacio que un equipo de hot melt a demanda que caliente solo lo que requiera la producción.
• Ahorro en mantenimiento: el adhesivo carbonizado en el interior de un depósito, manguera o aplicador de hot melt provoca paradas de mantenimiento no programadas, con el consiguiente tiempo de inactividad. La elección de un sistema que funda suficiente adhesivo sensible a la presión (PSA) solo cuando se precise, casi elimina la carbonización y los costes de mantenimiento relacionados.
• Ahorro de material y control de calidad: los cambios en la viscosidad del material pueden modificar el caudal y provocar una aplicación excesiva de material, con el consiguiente desperdicio de adhesivo y detrimento de la calidad. Si el tamaño de las microesferas difiere, aunque sea un poco, se verán afectadas la conductividad térmica y el peso de la batería del vehículo eléctrico.
   

La calidad constante depende de cómo se manipule el adhesivo sensible a la presión (PSA) desde el melter o fundidor hasta el aplicador o la boquilla. Los equipos de hot melt con control de bucle cerrado pueden garantizar que el material se mantenga a la temperatura y viscosidad deseadas para lograr una dosificación ideal.

El control de bucle cerrado también puede evitar las dos causas principales de una calidad irregular de los PSA: la carbonización y el choque térmico.

• Cuando se forman residuos de carbonización, se bloquea el sistema de fusión, la manguera o la boquilla, lo que provoca una dispensación impredecible de las microesferas. 
• El choque térmico se produce cuando se añaden pellets sin fundir al material fundido. Esto cambia la viscosidad, provocando un rendimiento deficiente del adhesivo y una dosificación poco homogénea.
   

La carbonización suele producirse cuando un sistema mantiene caliente mucho tiempo el adhesivo sensible a la presión (PSA). El material carbonizado se pegará a los lados del sistema, a las mangueras, a los aplicadores y a las boquillas, y acabarán provocando obstrucciones que habrá que limpiar.

La limpieza de estos residuos puede llegar a interrumpir la producción de baterías, desde 30 minutos hasta incluso horas (en el caso de que haya que apagar todo el sistema y recalentarlo para que alcance la temperatura adecuada).

Los equipos de fusión bajo demanda eliminan la carbonización al calentar solo la cantidad de adhesivo necesaria cuando hace falta. Esto también acelera el tiempo de calentamiento; podrían estar listos y funcionando en apenas 15 minutos.

Es peligroso trabajar con sistemas manuales de aplicación de hot melt. Al rellenar los depósitos, los operadores se acercan al adhesivo fundido, lo que les expone a sufrir quemaduras graves y a inhalar vapores tóxicos.

La alimentación automática de adhesivo transfiere material nuevo según va haciendo falta, eliminando la necesidad de que un operador entre en contacto, y en riesgo, con el adhesivo caliente.