BRPI0614660A2 - artigo contrátil a frio e método para fazer artigo contrátil a frio - Google Patents

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Christopher J Evoniuk
Krishnakant P Vora
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Abstract

ARTIGO CONTRáTIL A FRIO E MéTODO PARA FAZER ARTIGO CONTRáTIL A FRIO. Trata-se de uma composição elastomérica que inclui um fluorelastâmero e uma epicloroidrina. A composição elastomérica pode formar artigos contráteis a frio que são resistentes ao rasgamento a temperaturas elevadas.

Description

"ARTIGO CONTRÁTIL A FRIO E MÉTODO PARA FAZER ARTIGO CONTRÁTIL A FRIO"
CAMPO DA INVENÇÃO
A presente invenção refere-se, no geral, a artigoscontráteis a frio para uso em várias aplicações. Emparticular, a presente invenção refere-se a artigoscontráteis a frio formados a partir de uma composição queinclui um fluorelastômero e uma epicloroidrina.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
Artigos contráteis a frio são usados em umavariedade de diferentes aplicações, por exemplo, para unircomprimentos de fios ou cabos e proteger, vedar e/ou isolarsubstratos de condições ambientais adversas. Exemplos deindústrias que usam artigos contráteis a frio incluem aautomotiva, aeroespacial, de eletricidade, detelecomunicações, química e bélica.
Tipicamente, um artigo contrátil a frioconvencional compreende um elemento tubular ou outro produtomoldado que pode ser expandido e montado em um estadoexpandido em um núcleo de suporte removível. Tipicamente, onúcleo de suporte é oco para permitir que o núcleo desuporte seja alimentado sobre um substrato. Tipicamente, onúcleo de suporte é desenhado para colapsar sob demanda epermitir a retração do artigo contrátil a frio em contatocom um substrato posicionado no interior do núcleo desuporte. Para uma dada aplicação, tipicamente, é selecionadoum artigo contrátil a frio que, quando liberado do núcleo naausência de um substrato, irá contrair do estado expandidono núcleo para um estado relaxado com um diâmetro internomenor que o diâmetro externo do substrato pretendido. Quandoaplicado no substrato, tal dimensionamento impede o artigocontrátil a frio de relaxar completamente do estadoexpandido, o que garante um encaixe justo entre o artigocontrátil a frio e o substrato. Uma vez que o artigocontrátil a frio é transportado sobre o substrato, o artigocontrátil a frio permanece em um estado parcialmente- expandido durante a vida útil do seu encaixe com osubstrato.
É de conhecimento formar artigos contráteis a frioa partir de composições elastoméricas que incluem umelastômero para facilitar a expansão e contração do artigosem ruptura ou trincamento. Exemplos de elastômerosconhecidos empregados em artigos contráteis a frio incluemborracha EPDM ou borracha de silicone.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
Embora artigos contráteis a frio conhecidos emgeral tenham desempenho satisfatório a baixas temperaturas,tais como, por exemplo, temperatura ambiente, é desejávelaumentar a estabilidade de artigos contráteis a frio nastemperaturas elevadas que podem ser encontradas em certosambientes. Além do mais, é desejável aumentar um resistênciados artigos contráteis a frio à degradação, quando expostosa substâncias ácidas, substâncias cáusticas ouhidrocarbonetos fluidos.
Existe uma necessidade de artigos contráteis afrio que podem ser usados de forma estável em ambientes detemperatura elevada e/ou ambientes em que pode ocorrer aexposição a produtos químicos acídicos, produtos químicoscáusticos ou hidrocarbonetos fluidos.
A presente invenção inclui várias composiçõeselastoméricas que resistem ao rasgamento a temperaturaselevadas. As composições elastoméricas incluem umfluorelastômero e uma epicloroidrina. Em algumasmodalidades, as composições elastoméricas incluem umpigmento, um absorvente de feixe de energia e/ou um materialde carga.
A presente invenção inclui adicionalmente artigoscontráteis a frio incluindo um elemento elastomérico formadoa partir de composições elastoméricas. Em uma modalidade, oelemento elastomérico não rasga enquanto está sendo mantidopor sete dias a uma temperatura de 150 0C em um estadoradialmente expandido 200 %. Em uma modalidade, o elementoelastomérico inclui um identificador induzido por feixe deenergia em uma superfície externa do elemento elastomérico.
A presente invenção inclui adicionalmente métodospara formar artigos contráteis a frio a partir decomposições elastoméricas. Em uma modalidade, os artigoscontráteis a frio são curados em uma atmosfera sem oxigênioe/ou sem água. Em uma outra modalidade, os artigoscontráteis a frio são irradiados.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS
A Figura 1 é uma vista em perspectiva de um artigocontrátil a frio da presente invenção em um estado relaxado,antes da expansão.A Figura 2 é uma vista em perspectiva do artigocontrátil a frio da Figura 1 em um estado expandido em umnúcleo.
A Figura 3 é uma vista em perspectiva do artigocontrátil a frio da Figura 1 em um estado expandido nonúcleo da Figura 2, com um substrato associado.
A Figura 4 é uma vista em perspectiva do artigocontrátil a frio da Figura 1 parcialmente localizado nonúcleo da Figura 2 e parcialmente aplicado no substrato daFigura 3.
A Figura 5 é uma vista em perspectiva do artigocontrátil a frio da Figura 1 incluindo marcas distintivasaplicadas no substrato da Figura 3.
A Figura 6 é uma vista em perspectiva de um artigocontrátil a frio ramificado da presente invenção em umestado relaxado antes da expansão.
A Figura 7 é uma vista em perspectiva do artigocontrátil a frio ramificado da Figura 6 em um estadoexpandido em uma pluralidade de núcleos.
A Figura 8 é uma vista em perspectiva de um artigocontrátil a frio corrugado da presente invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA
A presente invenção inclui composiçõeselastoméricas que incorporam pelo menos um fluorelastômero euma epicloroidrina, e inclui artigos contráteis a frioformados a partir das composições elastoméricas. O termo"epicloroidrina", da forma aqui usada, refere-se a qualquersubstância que contém epicloroidrina, incluindo qualquerpolímero contendo monômeros de epicloroidrina, tais como,por exemplo, homopolimeros, copolímeros, terpolimeros etetrapolimeros que contêm epicloroidrina. O termo "contrátilum frio", da forma aqui usada, é definido como a capacidadede um artigo (ou uma parte de um artigo) se contrair de umestado expandido para um estado relaxado ou parcialmenterelaxado em condições de temperatura ambiente (por exemplo,aproximadamente 20 °C - 25 °C) e na ausência de aquecimento.Em algumas modalidades, artigos contráteis a frio dapresente invenção incluem um elemento elastomérico formado apartir de uma composição elastomérica que exibe uma maiorresistência química e melhores propriedades de rasgamento emestados expandidos a temperaturas elevadas.
Elastômeros são incluídos nas composiçõeselastoméricas dos artigos contráteis a frio para permitirque os artigos contráteis a frio expandam-se de um estadorelaxado para um estado expandido, permitindo também aomesmo tempo em que artigos contraiam-se a frio de volta parao estado relaxado. Uma mistura de fluorelastômero eepicloroidrina é incluída nas composições elastoméricas dapresente invenção. Algumas modalidades dos artigoscontráteis a frio da presente invenção podem ser expostas,em um estado expandido, a temperaturas de pelo menosaproximadamente 150 0C por um grande período de tempo semexibir, mediante inspeção visual por olho humano nu, nenhumaseparação, rasgamento ou ruptura.
Salvo declarações em contrário, todas asconcentrações são aqui expressas em partes em peso por cempartes em peso de borracha (phr), com um borracha definidacomo o peso total tanto de fluorelastômero quanto deepicloroidrina. Assim, da forma aqui usada, o phr de umcomponente em particular representa as partes em peso docomponente em relação a 100 partes totais em peso defluorelastômero e epicloroidrina.
Uma ampla faixa de concentrações de epicloroidrinae fluorelastômero pode ser incluída nas composiçõeselastoméricas da presente invenção. Por exemplo, em algumasmodalidades, a concentração de fluorelastômero nascomposições elastoméricas da presente invenção pode variarde aproximadamente 10 partes ou mais em peso defluorelastômero até aproximadamente 60 partes ou menos empeso de fluorelastômero, por 100 partes totais em peso defluorelastômero e epicloroidrina, e a concentração deepicloroidrina nas composições elastoméricas pode variar deaproximadamente 40 partes ou mais em peso de epicloroidrinaaté aproximadamente 90 partes ou menos em peso deepicloroidrina, por 100 partes totais em peso defluorelastômero e epicloroidrina. Da forma aqui usada, nocontexto dos polímeros contendo epicloroidrina (por exemplo,homopolímeros, copolímeros, terpolímeros e tetrapolímerosque contêm epicloroidrina), partes em peso de epicloroidrinareferem-se ao peso total do polímero contendo umaepicloroidrina.
Alguns exemplos de fluorelastômeros adequados parauso nas composições elastoméricas da presente invençãoincluem copolímeros elastoméricos fluorados (isto é,polímeros derivados de dois ou mais monômeros diferentes),terpolímeros elastoméricos fluorados (isto é, polímerosderivados de três monômeros diferentes) e polímeroselastoméricos fluorados incluindo mais de três monômerosdiferentes. Alguns exemplos de copolímeros elastoméricosfluorados adequados incluem copolímeros de fluoreto devinilideno, tetrafluoretileno e hexafluorpropileno (porexemplo, o produto DAI-EL G-801 e o produto DAI-EL G-802,ambos comercialmente disponíveis pela Daikin Industries deOsaka, Japão) e copolímeros de fluoreto de vinilideno etetrafluoretano-perfIuor (éter metil vinílico) (por exemplo,o produto VTR 8500 ou produto VTR 8 650, ambos comercialmentedisponíveis pela Dupont-Dow Elastomer de Wilmington, DE).Exemplos de terpolímeros elastoméricos fluorados incluemterpolímeros de tetrafluoretileno, hexafluorpropileno efluoreto de vinilideno. Em algumas modalidades, ofluorelastômero pode ser modificado com iodo ou um outromaterial para facilitar um reticulação do fluorelastômero.
Exemplos de epicloroidrinas adequadas para uso nascomposições elastoméricas da presente invenção incluemhomopolímeros de epicloroidrina, copolímeros contendoepicloroidrina, terpolímeros contendo epicloroidrina epolímeros elastoméricos derivados de epicloroidrina e trêsou mais monômeros diferentes. Exemplos de copolímerosparticularmente adequados de epicloroidrina incluemcopolímeros de epicloroidrina e óxido de etileno ecopolímeros de epicloroidrina e éter alil glicidílico.Exemplos de terpolímeros particularmente adequados deepicloroidrina incluem terpolimeros de epicloroidrina, óxidode etileno e éter alil glicidilico (por exemplo, os produtosT3000L ou HYDRIN® SClOOO comercialmente disponíveis pelaZeon Chemicals L.P. de Louisville, KY); e terpolimeros deepicloroidrina, óxido de propileno e éter alil glicidilico.
Além de fluorelastômero e epicloroidrina, ascomposições elastoméricas da presente invenção também podemincluir materiais opcionais adicionais, tais como materiaisde carga de reforço, fluoroplásticos além defluorelastômeros, pigmentos, absorventes de feixe deenergia, antioxidantes, agentes estabilizadores, materiaisde carga, óleos, auxiliares de processamento,neutralizadores, modificadores de reologia, agentes deacoplamento de silano, materiais de reticulação (porexemplo, agentes de reticulação, co-agentes de reticulação eaceleradores de cura), lubrificantes, retardantes de chama,sinergistas de retardante de chama, substânciasantimicrobianas e outros aditivos conhecidos na tecnologia,e qualquer combinação destes em qualquer proporção. Aconcentração destes materiais adicionais nas composiçõeselastoméricas da presente invenção pode ser qualquerconcentração suficiente para proporcionar um resultadodesejado.
Opcionalmente, o material de carga pode serincluído na composição elastomérica da presente invençãopara melhorar as propriedades de separação e de rasgamentodos artigos contráteis a frio (formados a partir dacomposição elastomérica) a temperaturas elevadas. Exemplosde materiais de carga adequados incluem carga de reforço àbase de silica, negro-de-fumo com grau de reforço,fluoroplásticos, argilas e qualquer combinação de qualquerdestes em qualquer proporção. Em algumas modalidades, aconcentração da carga de reforço na composição elastoméricada presente invenção pode ser, por exemplo, tão baixa quantoaproximadamente 1,25 phr e tão alta quanto aproximadamente30 phr com base no peso. Em outras modalidades, aconcentração da carga de reforço na composição elastoméricapode ser tão baixa quanto aproximadamente 20 phr e tão altaquanto aproximadamente 25 phr, com base no peso.
Da forma aqui usada, o termo "carga de reforço àbase de silica" é definido incluindo todos os compostos dafórmula SiO2 (por exemplo, silica pura), todas ascomposições que incluem pelo menos aproximadamente dez porcento em peso de SiO2 e/ou de um derivado de SiO2, com baseno peso total da composição, todos os silicatos, e qualquercombinação de qualquer destes em qualquer proporção.Exemplos de cargas de reforço à base de silica adequadasincluem silica (também chamada de dióxido de silício),silica tratada com silano, silica pirogênica (por exemplo,tal como o produto CABOSIL® M-5 comercialmente disponívelpela Cabot Corporation de Billerica, MA) , silica pirogênicatratada com silano, tais como, por exemplo, o produtoAEROSIL® R972, o produto AEROSIL® R974, e o produto AEROSIL®200 que são comercialmente disponíveis pela Degussa Companyde Parsippany, NJ e a linha de produtos CARB0SIL® de silicapirogênica tratada com silano comercialmente disponível pelaCabot Corporation de Billerica, MA, silicatos e qualquercombinação de qualquer destes em qualquer proporção.Exemplos de silicatos adequados incluem silicato de cálcio,silicato de alumínio e misturas destes.
Em algumas modalidades, o tamanho médio daspartículas da carga de reforço à base de sílica pode sermenor que aproximadamente 30 nanômetros (nm) . Em outrasmodalidades, o tamanho médio das partículas da carga dereforço à base de sílica pode ser tão pequeno quantoaproximadamente 10 nm e tão grande quanto aproximadamente 20nm.
A frase "negro-de-fumo com grau de reforço", daforma aqui usada, inclui qualquer negro-de-fumo com umtamanho médio de partícula menor que aproximadamente 40 nm,que corresponde a uma área superficial média deaproximadamente 65 m2/g. Alguns tamanhos médios de partículaadequados para o negro-de-f umo com grau de reforço sãomenores que aproximadamente 40 nm. Alguns tamanhos médios departícula adequados para o negro-de-fumo com grau de reforçovariam de mais que aproximadamente 10 nm, que corresponde umuma área superficial média de aproximadamente 140 m2/g, ummenos que aproximadamente 38 nm, que corresponde um uma áreasuperficial média de aproximadamente 4 6 m2/g. Algunsexemplos de negro-de-fumo com grau de reforço adequadoincluem um série de negro-de-fumo N-100, um série de negro-de-fumo N-200, um série de negro-de-fumo N-300 e negro-de-fumo N550, que são comercialmente disponíveis de CabotCorporation of Billerica, MA.Exemplos de fluoroplásticos que podem serviradequadamente como o material de carga ou como parte domaterial de carga incluem homopolimeros de monômeros detetrafluoretileno, qualquer copolimero que inclui ummonômero de tetrafluoretileno, qualquer terpolimero queinclui um monômero de tetrafluoretileno, qualquer outropolímero que inclui um monômero de tetrafluoretileno e trêsou mais monômeros diferentes e qualquer combinação dequalquer um destes em qualquer proporção. Exemplos decopolímeros adequados incluem copolímeros detetrafluoretileno e hexafluorpropileno (por exemplo, oproduto ZONYL® MP 1500 comercialmente disponível de DuPontFluorproducts de Wilmington, DE) . Alguns exemplos deconcentrações de componentes adequados de fluoroplásticosnas composições elastoméricas da presente invenção variam deaproximadamente O phr até aproximadamente 5 phr, com base nopeso.
Exemplos de cargas de argila adequadas que podemservir como material de carga (ou como parte deste) incluemcargas de argila caulim tratada com silano (silicato dealumínio) comercialmente disponíveis pela EngelhardCorporation of Iselin, New Jersey com os nomes comerciais"Translink 37", "Translink 77", "Translink 445", "Translink555" e "Translink HF-900". Exemplos de concentrações decomponente adequadas de carga de argila em composições dapresente invenção variam de tão baixa quanto aproximadamente10 phr até tão alta quanto aproximadamente 40 phr com baseno peso.Exemplos de absorventes de feixe de energiaadequados para uso nas composições elastoméricas da presenteinvenção incluem PolyOne Material N0 AD 3000051160 ("Stan-Tone MD-27838 Black"), PolyOne Material Product N0CC10041306WE e "Stan-Tone MB-29293" (todos disponíveis dePolyOne Corporation of Suwanee, Geórgia); RTP Material N0RTP 0299 χ 102892 SSL-801191, disponível de RTP Company ofWilnoa, Minnesota; Clariant Material N0 00025275, disponívelde Clariant Masterbatches Division of Albion, Michigan;Ticona Material N0 1000-2LM ND 3650, disponível de Ticona ofSummit, New Jersey; BASF Material N0 NPP TN020327 ("UltramidB3K LS Black 23189"), disponível de BASF CorporationPerformance Polymers of Mt. Olive, New Jersey e suascombinações. Estes materiais absorventes de feixe de energiapodem incluir dióxido de titânio, mica e suas combinações.Dióxido de titânio pode funcionar tanto como um pigmentoquanto como um absorvente de feixe de energia, discutido emBirmingham, Jr. et al., na patente US 5.560.845.
As composições elastoméricas da presente invençãopodem incluir um pigmento ou combinação de pigmentos paraalterar a cor básica de artigos contráteis a frio formados apartir das composições elastoméricas da presente invenção.Exemplos de pigmentos adequados incluem dióxido de titânio,negro-de-fumo, óxido de zinco, corante azul, sulfeto decádmio, óxido de ferro, cromatos de chumbo, bário, cálcio,azo, tioíndigo, antraquinona, antoantrona,trifenonedioxazina, pigmentos de corante gorduroso,pigmentos de ftalocianina, tais como pigmento deftalocianina de cobre e seus derivados, pigmentoquinacridona, pigmentos comercialmente disponíveis sob osnomes comerciais "Cinquasia", "Cromophtal", "Filamid","Filester", "Filofin", "Hornachrome", "Horna Molybdate","Hornatherm", "Irgacolor", "Irgalite", "Irgasperse","Irgazin", "Micranyl", "Microlen", "Microlith", "Microsol" e"Unisperse", todos da Ciba Specialty Chemicals of Tarrytown,NY, e qualquer combinação de qualquer destes em qualquerproporção. Em algumas modalidades, a cor e a concentraçãodo(s) pigmento(s) incorporado(s) na composição elastoméricapodem depender de quanto absorvente de feixe de energia éincorporado. Como um exemplo, um pigmento de cor amarelapode ser usado em combinação com um absorvente de feixe deenergia para produzir artigos contráteis a frio que, quandoexpostos a um feixe de energia focalizado, exibem marcasdistintivas induzidas por feixe de energia de altocontraste.
Exemplos de antioxidantes adequados para uso nascomposições elastoméricas da presente invenção incluemsoluções de zinco 2-mercaptotoluimidazola em óleo deprocesso de petróleo (por exemplo, "Vanox AMTI" e "VanoxMTI" comercialmente disponíveis de R.T. Vanderbilt Company,Inc. de Norwalk, Connecticut) , misturas de difenilaminasoctiladas (por exemplo, "Agerita Estalita" comercialmentedisponíveis de R.T. Vanderbilt Company, Inc. de Norwalk,Connecticut); antioxidantes a base de fenol (por exemplo,IRGANOX® 1010 comercialmente disponíveis de Ciba SpecialtyChemicals); antioxidantes tipo amina aromática (por exemplo,NAUGARD® 4 45 comercialmente disponíveis de CromptonCorporation de Middlebury, Connecticut) e combinaçõesdestes. Alguns exemplos de concentrações de antioxidantesnas composições elastoméricas da presente invenção variam detão baixa quanto O phr até tão alta quanto aproximadamente 3phr, com base no peso.
Exemplos de óleos que podem ser adequadamenteincluídos nas composições elastoméricas da presente invençãoincluem óleos de hidrocarbonetos (por exemplo,poli(clorotrifluoretileno) comercialmente disponíveis pelaHalocarbon Production Corporation de River Edge, NJ com onome comercial Halocarbon 95).
Exemplos de alguns agentes de reticulaçãoadequados para as composições elastoméricas incluem aminas eperóxidos, tais como os peróxidos seguintes que encontram-secomercialmente disponíveis pela R.T. Vanderbilt Company,Inc. de Norwalk, Connecticut: peróxido dicumila (porexemplo, o produto VAROX® DCP, o produto VAROX® DCP-4 0C, oproduto VAROX® DCP-4OKE e o produto VAROX® DCP-40KE-HP) ,peróxido de benzoíla (por exemplo, o produto VAROX® ANS) ,peróxido de dibenzoíla (por exemplo, o produto VAROX® A75),2,5-dimetil-2,5-di(t-butilperóxi) hexano (por exemplo, oproduto VAROX® DBPH, o produto VAROX® DBPH 4 0 MB, o produtoVAROX® DBPH-50, o produto VAROX® DBPH-50-HP, o produtoVAROX® DBPH-P20 e o produto VAROX® DCP-40KE), t-butil-perbenzoato (por exemplo, o produto VAROX® TBPB e o produtoVAROX® TBPB-50), 2,5-dimetil-2,5-di(t-butilperóxi) hexino-3(por exemplo, o produto VAROX® 130 e o produto VAROX® 130-XL), alfa, alfa-bis(t-butilperóxi)diisopropilbenzeno (porexemplo, o produto VAROX® VC-R), di-(2-terc-butilperoxiisopropil)benzeno (por exemplo, o produto VAROX®802-40C, o produto VAROX® 802-40KE e o produto VAROX® 802-4OKE-HP), di-(2-terc-butilperoxiisopropil) benzeno em EPR(por exemplo, o produto VAROX® 802-40MB), derivados dequalquer um destes e qualquer combinação destes em qualquerproporção. Exemplos de concentrações de agente dereticulação adequadas nas composições elastoméricas dapresente invenção variam de tão baixa quanto aproximadamente1 phr até tão alta quanto aproximadamente 5 phr com base nopeso.
Co-agentes de reticulação podem ser incorporadosnas composições elastoméricas da presente invenção paramelhorar um reação de reticulação. Exemplos de co-agentes dereticulação para incorporação nas composições elastoméricasincluem isocianurato de trialila (por exemplo, o produtoTAIC DLS-UM comercialmente disponível de Natrochem Inc. ofSavannah, GA.) e co-agentes acrílicos. Exemplos de co-agentes acrílicos adequados incluem monômerosmultifuncionais, tais como monômeros bifuncionais etrifuncionais. Exemplos de monômeros bifuncionais adequadosincluem os seguintes, que encontram-se comercialmentedisponíveis pela Sartomer Company, Inc., Exton,Pennsylvania: diacrilato de 1,3-butileno glicol,dimetacrilato de 1,3-butileno glicol, diacrilato de 1,4-butanediol, dimetacrilato de 1,4-butanediol, diacrilato de1,6 hexanodiol, dimetacrilato de 1,6 hexanodiol, monômerodimetacrilato alifático, diacrilato alifático alcoxilado,diacrilato de dimetanol cicloexano alcoxilado, diacrilato dedimetanol cicloexano alcoxilado, diacrilato de dimetanolcicloexano alcoxilado, diacrilato de hexanodiol alcoxilado,diacrilato de hexanodiol alcoxilado, diacrilato dehexanodiol alcoxilado, diacrilato de neopentilglicolalcoxilado, diacrilato de neopentilglicol alcoxilado,monômero dimetacrilato aromático, diacrilato deneopentilglicol hidorxipivalato caprolactiona modificado,diacrilato de neopentilglicol hidorxipivalato caprolactionamodificado, diacrilato de dimetanol cicloexano,dimetacrilato de dimetanol cicloexano, diacrilato dedietilenoglicol, dimetacrilato de dietilenoglicol,diacrilato de dipropilenoglicol, diacrilato de bisfenol alfa(10) etoxilado, dimetacrilato de bisfenol alfa (2)etoxilado, diacrilato de alfa bisfenol (3) etoxilado,diacrilato de bisfenol alfa (30) etoxilado, dimetacrilato debisfenol alfa (30) etoxilado, diacrilato de bisfenol alfa(4) etoxilado, dimetacrilato de bisfenol alfa (4) etoxilado,dimetacrilato de bisfenol alfa (8) etoxilado, dimetacrilatode bisfenol alfa etoxilado, dimetacrilato de bisfenol alfaetoxilado, dimetacrilato de bisfenol (1) etoxilado,dimetacrilato de bisfenol alfa (6) etoxilado, dimetacrilatode etilenoglicol, diacrilato de trimetilolpropano comhidroxipivalaldeído modificado, diacrilato deneopentilglicol, dimetacrilato de neopentilglicol,diacrilato de polietilenoglicol (200) , diacrilato depolietilenoglicol (400), dimetacrilato de polietilenoglicol(400), diacrilato de polietilenoglicol (600), dimetacrilatode polietilenoglicol (600), dimetacrilato depolietilenoglicol, dimetacrilato de polipropilenoglicol(400), diacrilato de neopentilglicol (2) propoxilado,diacrilato de tetraetilenoglicol, dimetacrilato detetraetilenoglicol, diacrilato de triciclodecano dimetanol,diacrilato de trietilenoglicol, dimetacrilato detrietilenoglicol, diacrilato de tripropilenoglicol,diacrilato de tripropilenoglicol e combinações destes.
Exemplos de monômeros trifuncionais adequados incluemtrimetilolpropano trimetacrilato, trimetiolpropanotriacrilato e combinações destes. Exemplos de concentraçõesde co-agente de reticulação nas composições elastoméricas dapresente invenção variam de tão baixas quantoaproximadamente 0,5 phr até tão altas quanto aproximadamente4,5 phr com base no peso.
As composições elastoméricas da presente invençãopodem ser preparadas combinando o fluorelastômero e umaepicloroidrina em um aparelho de mistura apropriado. Porexemplo, no geral, os componentes da composiçãoelastomérica, incluindo o fluorelastômero e umaepicloroidrina, podem ser combinados em qualquer ordem em umaparelho de mistura apropriado a uma temperatura decomponente de aproximadamente 60 °C.
Materiais opcionais adicionais também podem serincluídos no fluorelastômero e na epicloroidrina antes damistura. Se agentes de reticulação ou co-agentes dereticulação tiverem que ser incorporados na composiçãoelastomérica, os componentes, incluindo o fluorelastômero euma epicloroidrina, podem ser combinados em uma primeiraetapa de mistura supra descrita. Em seguida, os agentes dereticulação e/ou os co-agentes de reticulação podem sercombinados na composição elastomérica em uma segunda etapade mistura a uma temperatura inferior àquela da primeiratemperatura de mistura, tal como entre aproximadamente 50°Ce aproximadamente 100°C, para impedir reticulaçãoprematura.
Em seguida, a composição elastomérica pode serformada em um artigo contrátil a frio por qualquer processoadequado, tais como, por exemplo, extrusão ou moldagem. Emalgumas modalidades, a composição elastomérica do artigocontrátil a frio é curada usando um processo de curaadequado para afetar um reticulação das composiçõeselastoméricas. Alguns exemplos de processos de curaadequados incluem, por exemplo, condições elevadas detemperatura e pressão (por exemplo, autoclave), irradiaçãoou qualquer outro processo de cura adequado conhecido natecnologia.
Em algumas modalidades, o artigo contrátil a friopode ser autoclavado em uma atmosfera sem oxigênio e/ou semágua, com a atmosfera sem oxigênio e/ou sem água sendo usadano lugar de vapor. Da forma aqui usada, a menos de outraforma declarada, o tempo "atmosfera sem oxigênio" refere-sea uma atmosfera de um volume configurado de gás que incluimenos que aproximadamente um por cento em volume deoxigênio, com base no volume total do gás na atmosfera, e otermo "atmosfera sem água" refere-se a uma atmosfera de umvolume configurado de gás que inclui menos queaproximadamente 0,1 por cento em volume de vapor d'água, combase no volume total do gás na atmosfera. Exemplos deatmosfera sem oxigênio incluem atmosferas que incluem maisque aproximadamente 99% em volume de gás nitrogênio, gásargônio, gás hélio, gás xenônio, gás neônio, qualquer outrogás inerte adequado e combinações de qualquer um destes emqualquer proporção. Por exemplo, os tubos são primeiroformados (por exemplo, por extrusão) e em seguida colocadosno interior de ranhuras em espiral de um molde de alumínio.
O molde é colocado em uma prensa aquecida e sujeito um umatemperatura de aproximadamente 185 0C e uma pressão quevaria de aproximadamente 5 a 14 megapascals (MPa)(aproximadamente 75 a 200 psi). Uma extremidade do tubo éconectada em um fornecimento de gás de nitrogêniopressurizado contendo aproximadamente 99,5% em volume de gásnitrogênio. O molde pode ser purgado por aproximadamentedois minutos com o fornecimento de gás nitrogêniopressurizado em uma vazão de aproximadamente 1.132,7 L (40pés cúbicos) do gás nitrogênio pressurizado. Quaisqueroutros tempos de purga e vazão suficientes para reduziroxigênio e/ou umidade um níveis aceitáveis também podem serusados. Depois da purga inicial, o molde é isolado e umpressão no interior do molde pode ser mantida emaproximadamente 1,38 MPa (200 libas por polegada quadrada(psi)) por aproximadamente 20 minutos. Então, o molde éliberado e permite-se que a pressão no molde retorne para umpressão atmosférica. Em seguida, o tubo pode ser removido domolde e resfriado.
Em uma outra modalidade, os artigos contráteis afrio podem ser irradiados depois de ser formados para curaros artigos contráteis a frio. Tal cura pode ser realizada,por exemplo, vedando individualmente os artigos contráteis afrio em bolsas de polietileno e expondo as bolsas (e oconteúdo das bolsas) um uma dosagem de irradiação de menosque aproximadamente 15 Mrads de uma máquina de feixe deelétrons 4,5 MeV (comercialmente disponível de RadiationDynamics Inc. de Edgewood, NY). Em algumas modalidades, ascomposições elastoméricas empregadas nos artigos contráteisa frio um ser irradiados podem incluir um sensibilizador defeixe de elétrons, tal como um isocianurato de trialila (porexemplo, o produto TAIC DLC-UM comunicação segura deNatrochem Inc. de Savannah, GA).
As composições elastoméricas da presente invençãopodem ser formadas em artigos contráteis a frio de qualquerforma e configuração geométrica conhecidas na tecnologia.Alguns exemplos não exaustivos de artigos contráteis a frioincluem tubos, placas e estruturas com múltiplasramificações (isto é, estruturas tipo tubo com múltiplasentradas e/ou saídas).
Artigos contráteis a frio da presente invenção(formados de composições elastoméricas da presente invenção)podem apresentar várias propriedades mecânicas vantajosas emvárias combinações em várias condições ambientais (porexemplo, temperatura ambiente ou 150 °C) . Em algumasmodalidades, artigos contráteis a frio da presente invenção,tais como tubo ou placas, podem apresentar um alongamento naruptura de pelo menos aproximadamente 450 % à temperaturaambiente e/ou um alongamento na ruptura de pelo menosaproximadamente 250 % um 150°C, testados com relação aosprocedimentos da seção de Análise de Propriedades eProcedimento de Caracterização deste documento. Algumasmodalidades dos artigos contráteis a frio da presenteinvenção, tais como tubo e placas podem apresentar umadeformação permanente percentual de menos queaproximadamente 35 % a 100°C, quando testados com relaçãoaos procedimentos da seção de Procedimento de Propriedade deAnálise e Caracterização deste documento. Além do mais,algumas modalidades de tubo e placas formados a partir dascomposições da presente invenção podem apresentar umadeformação permanente percentual de menos queaproximadamente 25 % um 100°C. Em algumas modalidades,placas formadas a partir de composições da presente invençãopodem apresentar uma deformação permanente percentual demenos que aproximadamente 20 % um 100°C.
Várias modalidades dos artigos contráteis a frioda presente invenção resistem ao rasgamento ou rachadura emtemperaturas elevadas. Por exemplo, algumas modalidades dosartigos contráteis a frio da presente invenção resistem aorasgamento quando mantidos em um estado expandido por umperíodo de tempo prolongado (por exemplo, sete dias em umestado expandido radialmente 200 %) a uma temperaturaelevada de aproximadamente 150°C.Várias modalidades dos artigos contráteis a frioda presente invenção apresentam resistência química asubstâncias, tais como, por exemplo, combustível diesel efluido hidráulico. Algumas modalidades dos artigos5 contráteis a frio da presente invenção apresentam um aumentode peso percentual de menos que aproximadamente 25 % quandoimersos em combustível diesel em aproximadamente 4 9 0C por24 horas e/ou um aumento de percentual de menos queaproximadamente 10 % quando imersos em fluido hidráulico emaproximadamente 71 0C por 24 horas.
Um artigo contrátil a frio tubular 10 da presenteinvenção é apresentado na Figura 1 em um estado relaxadoinicial antes de qualquer expansão. O artigo contrátil afrio 10 inclui uma parede radial 11, uma superfície interna14 e uma superfície externa 16.
Quando o artigo contrátil a frio 10 está no estadorelaxado inicial, a parede radial 11 tem um comprimentolongitudinal A, um diâmetro interno B, um diâmetro externo Ce uma espessura de camada D. 0 comprimento longitudinal A eo diâmetro interno B podem variar com base nas necessidadesindividuais de uma dada aplicação, tal como, por exemplo, asdimensões de um substrato sobre o qual o artigo contrátil afrio 10 será colocado. O diâmetro externo C é geralmentedeterminado pelo diâmetro interno Bea espessura da camadaD, onde um espessura da camada D é em geral substancialmenteuniforme, tanto em torno da circunferência E quanto ao longodo comprimento A do artigo contrátil a frio 10. A espessurada camada D é desejavelmente fina suficiente para permitirque o artigo contrátil a frio 10 expanda-se prontamente doestado relaxado inicial mediante aplicação de forças deexpansão.
Exemplos de espessura de camada D adequada variamde tão pequeno quanto aproximadamente 0,15 cm (0,060polegada) um tão grande quanto aproximadamente 0,64 cm (0,25polegada). Exemplos de diâmetro interno B adequado variam detão pequeno quanto aproximadamente 0,51 cm (0,2 polegada) atão grande quanto aproximadamente 7,6 cm (3 polegadas).
Vários estágios de um método para posicionar oartigo contrátil a frio 10 são apresentados na Figuras 2 a5. O artigo contrátil a frio 10 é apresentado em um estadoexpandido no núcleo 18 na Figura 2. Um substrato 20 émostrado na Figura 3 a ser inserido no núcleo 18, quesuporta a forma expandida do artigo contrátil a frio 10. Oartigo contrátil a frio 10 parcialmente posicionado a partirdo núcleo 18 no substrato 20 está apresentado na Figura 4. Oartigo contrátil a frio 1- completamente posicionado nosubstrato 20 está apresentado na Figura 5. O artigocontrátil a frio 10 pode proteger o substrato 20 e/ou podeidentificar o substrato 20, que pode, por exemplo,compreender um fio, um cabo, uma tubulação de transporta umfluido ou um conduíte.
Para desdobrar o artigo contrátil a frio 10 nosubstrato 20, o artigo contrátil a frio 10 é primeiramenteexpandido transversalmente (ou radialmente) do estadoinicial relaxado para o estado expandido e orientado nonúcleo 18, da forma apresentada na Figura 2. Da forma aquiusada, os termos "expandido", "expansão", "estado expandido"e similares referem-se à expansão transversal que aumenta odiâmetro interno Beo diâmetro externo C, ao contrário daexpansão longitudinal que aumenta o comprimento longitudinalA, apesar de tal expansão longitudinal ser possível. Oartigo contrátil a frio 10 pode ser expandido e colocado nonúcleo 18 de qualquer maneira convencional. 0 núcleo 18geralmente tem qualquer estrutura que é adequada para mantero artigo contrátil a frio 10 no estado expandido. Porexemplo, o núcleo 18 pode ser um tubo rígido oco deplástico.
Quando o artigo contrátil a frio 10 está no estadoexpandido, melhor apresentado na Figura 2, parede radial 11tem um comprimento longitudinal A', um diâmetro interno B',um diâmetro externo C' e uma espessura de parede D' . Devidoà expansão, o diâmetro interno B' e o diâmetro externo C'são maiores que o diâmetro interno Beo diâmetro externo C,respectivamente. A expansão adequada do artigo contrátil afrio 10 pode geralmente variar de aproximadamente 150 % aaproximadamente 400 %, onde a expansão é caracterizada emtermos da porcentagem de expansão do diâmetro interno B comrelação ao diâmetro interno B' . Expansão particularmenteadequada do artigo contrátil a frio 10 pode geralmentevariar de aproximadamente 200 % a aproximadamente 300 %.
0 substrato 20 pode ser inserido no núcleo 18mantendo a forma expandida do artigo contrátil a frio 10,apresentado na Figura 3. Em algumas modalidades, o substrato20 pode ser centralizado na porção oca do núcleo 18 usandodedos-guias (não mostrados) contidos no núcleo 18. Depois deo substrato 20 ser inserido no núcleo 18, o artigo contrátila frio 10 é transportado do núcleo 18 no substrato 20,apresentado na Figura 4. O transporte pode ser realizado deuma variedade de maneiras, tais como escorregando o artigocontrátil a frio 10 do núcleo 18 no substrato 20 oucolapsando e removendo o núcleo 18 e desta forma permitindoque o artigo contrátil a frio 10 englobe e encaixe osubstrato 20.
Quando o artigo contrátil a frio 10 é removido donúcleo 18, o artigo contrátil a frio 10 contrai peloresfriamento do estado expandido para (mas nãonecessariamente, de toda maneira) o estado relaxado inicial.
Se o artigo contrátil a frio 10 alcança ou não o estadorelaxado depende do diâmetro do substrato 20. O substrato 20pode ter um diâmetro que permite que o artigo contrátil afrio 10 retorne substancialmente para o estado relaxadoinicial, e retorne substancialmente para o diâmetro internoBeo diâmetro externo C, mais bem apresentada na Figura 4.
O diâmetro interno B do artigo contrátil a frio 10 no estadorelaxado inicial pode ser ligeiramente menor que o diâmetroexterno do substrato 20, que impede que o artigo contrátil afrio 10 contraia-se completamente para o estado relaxadoinicial e desta forma fornece um ajuste justo e seguro eencaixe do artigo contrátil a frio 10 nas superfíciesperiféricas do substrato 20. Quando o artigo contrátil afrio 10 é completamente desdobrar no substrato 20, asuperfície interna 14 do artigo contrátil a frio 10 seestende em torno, fica voltado e está tipicamente em fica emcontato com a superfície externa 22 do substrato 20, daforma mostrada na Figura 5.
Em algumas modalidades, a superfície externa 16 doartigo contrátil a frio 10 pode incluir identificadores naforma de sinais opcionais 24, que podem fornecer, porexemplo, informação com relação ao artigo contrátil a frio10 e/ou o substrato 20. As marcas distintivas 24 podem seruma marca distintiva ou uma pluralidade de marcas, e podemincluir uma variedade de textos (isto é, alfanuméricos) oucaracteres gráficos, símbolos e similares. As marcasdistintivas 24 também podem ser ou incluir sinais legíveisem máquina, tais como códigos de barra. Também, as marcasdistintivas 24 podem ter uma textura de superfície que édiferente da textura de porções da superfície externa 16 umnão ser as marcas distintivas 24.
As marcas distintivas 24 podem ser formadas usandoqualquer processo adequado, incluindo, por exemplo,aplicação de tinta na superfície externa 16 e/ou marcaçãocom feixe de energia focada da superfície externa 16. Feixede energia focada refere-se a uma emissão estimulada focadadirecionalmente de radiação, tal como feixe de luz laser. Asmarcas distintivas 24, na forma de sinais induzidos porfeixe de energia, podem ser formadas, por exemplo,expandindo o artigo contrátil a frio 10 do estado relaxadoinicial, marcando a superfície externa 16 aplicando umenergia de um feixe de energia focado e permitindo que oartigo contrátil a frio 10 contraia a frio de volta para oestado relaxado inicial.
Para facilitar a formação de sinais induzidos porfeixe de energia, as composições elastoméricas da presenteinvenção podem incluir um absorvente de feixe de energia.
Absorventes de feixe de energia como estes, medianteaquecimento por um feixe de energia focado, podem serempregados para prover as marcas distintivas 24 com uma cordiferente da cor da superfície externa 16 sem ser as marcasdistintivas. Desta maneira, a cor das marcas distintivas 24pode contrastar com uma cor da superfície externa 16 entãoos sinais são proeminentes e legíveis. Se uma ' altalegibilidade visual das marcas distintivas 24 for desejada,tanto um pigmento quanto um absorvente de feixe de energiapodem ser incluídos na composição elastomérica para fornecerum alto contraste entre a cor base da superfície externa 16e a cor de contraste das marcas distintivas 24. Para umadiscussão adicional com relação aos identificadoresinduzidos por feixe de energia e métodos de preparar artigoscontráteis a frio, ver pedido de patente No. 10/806.811depositado em 23 de março de 2004 e intitulado "Cold-ShrinkMarker Sleeve".
Em algumas modalidades, as marcas distintivas 24são legíveis um olho nu de um indivíduo com visão 20/20localizada pelo menos aproximadamente 36 centímetros longedas marcas distintivas 24, quando o artigo contrátil a frio10 está em um estado expandido ou um estado relaxado.Informação relacionada ao artigo contrátil a frio10 e/ou substrato 20 também pode ser levada a um usuário poruma cor base a superfície externa 16 do artigo contrátil afrio 10. Por exemplo, uma cor base azul da superfícieexterna 16 pode levar diferente informação a um usuário,além de uma cor base amarelo ou preto. Em algumasmodalidades, o artigo contrátil a frio 10 pode incluir tantoas marcas distintivas 24 quanto uma cor base que levainformação da superfície externa 16.
Artigos contráteis a frio da presente invençãopodem incluir uma pluralidade de membros elastoméricos. Umartigo contrátil a frio ramificado 30 da presente invenção,em um estado relaxado antes da expansão, é apresentado naFigura 6. O artigo contrátil a frio 30 pode incluir umapluralidade de porções elastoméricas ocas (ou membros) 32A,23B, 32C e 32D que cada um tem a superfície interna 14 e asuperfície externa 16. As respectivas superfícies internas14 definem cavidades de prolongamento (não mostradas)através das quais cada uma das porções elastoméricas 32A,23B, 32C e 32D que estão em comunicação umas com as outras.
Quando as porções elastoméricas ocas 32A, 23B, 32Ce 32D são alongadas para o estado expandido, núcleos 18podem ser inseridos nas porções expandidas 32A, 23B, 32C e32D, da forma apresentada na Figura 7, para manter asporções 32A, 23B, 32C e 32D no estado expandido. 0 artigocontrátil a frio 30 (porções 32A, 23B, 32C e 32D) pode serdesdobrado em um ou mais substratos 20 dos estadosexpandidos nos núcleos 18 com relação aos métodos descritosanteriormente em relação ao desdobramento do artigocontrátil a frio 10.
Artigos contráteis a frio da presente invençãopodem incluir corrugações que permitem que os artigoscontráteis a frio apresentem um comprimento longitudinal emum estado relaxado não corrugado que é substancialmentemaior que o comprimento longitudinal dos artigos contráteisa frio quando posicionados em um núcleo removível em umestado expandido, corrugado. Um artigo contrátil a frio 40,que é parcialmente distribuído do núcleo 18 na superfícieexterna 22 do substrato 20, é apresentado na Figura 8.Quando no estado expandido no núcleo 18, o artigo contrátila frio 40 inclui uma grande quantidade de corrugações 42. Daforma ilustrada pela porção retraída um frio 44, depois deliberação do núcleo 18, as porções corrugadas não suportadasdo artigo contrátil a frio 40 estendem longitudinalmente, eas corrugações antes presentes nas porções não suportadasefetivamente desaparecem, uma vez que um porção retraída umfrio 44 aproxima-se do estado relaxado inicial.
ANÁLISE DE PROPRIEDADE E PROCEDIMENTOS DE CARACTERIZAÇÃO
Várias técnicas analíticas podem ser usadas paracaracterizar as propriedades dos artigos contráteis a frioda presente invenção. Detalhes sobre estas técnicasanalíticas se seguem. Da forma aqui usada, "ASTM D412"refere-se a ASTM D412 - 98a (reaprovada 2002) intitulada"Standard Test Methods for Vulcanized Rubber e ThermoplasticElastomers - Tension", que foi publicado em janeiro de 2003e está disponível pela American Society for Testing andMaterials International of West Conshohocken, Pensilvânia.
I. Testes de Propriedade Mecânica
A. Alongamento na Ruptura e Tensão na Ruptura
Determinações da tensão na ruptura e alongamentopercentual na ruptura para halteres formados a partir dascomposições elastoméricas da presente invenção sãorealizadas com relação aos procedimentos do Método de TesteA da ASTM D412 usando uma máquina de tração tensiTECH IIIcomercialmente disponível pela Tech Pro da Cuyahoga Falls,Ohio.
Um método descrito um seguir similar aoMétodo de Teste B da ASTM D412 pode ser usado paradeterminar o alongamento na ruptura para amostras de anelcortadas de tubos formados a partir de composiçõeselastoméricas da presente invenção. De acordo com o métodoempregado aqui, amostras de anel, com uma espessuralongitudinal de aproximadamente 0,95 cm (3/8 de umapolegada), são cortados do tubo, e as amostras de anel sãocolocadas em uma máquina de teste de tensão. Cadaextremidade de cada amostra de anel é presa um uma garraentre dois pinos de diâmetro 0,31 cm (0,124 polegadas)anexados em cada garra. As garras da máquina de teste detração são então tracionadas em direções opostas em umavelocidade de aproximadamente 50,8 cm/minuto (20polegadas/minuto) e as cargas de deformação e ruptura sãoregistradas. A menos que de outra forma aqui estabelecido,os testes de alongamento na ruptura e tensão na ruptura sãorealizados em uma caixa de temperatura controlada a umatemperatura de aproximadamente 150°C, com as amostras deteste condicionadas para aproximadamente β ± 2 minutos em150°C antes da condução dos testes.
A tensão na ruptura das amostras de anel écalculada usando-se a seguinte equação:
Tensão real = carga de ruptura/(2 χ largura daamostra de anel χ espessura da amostra de anel)
O alongamento na ruptura para as amostras de anelé computado usando a seguinte equação:
Alongamento real de ID na ruptura( (circunferência alongada - circunferênciainicial)/circunferência inicial)) χ 100
Β. Deformação permanente percentual
O teste de deformação permanente percentualilustra a quantidade de recuperação elástica que um artigoapresenta. A deformação permanente percentual é calculadausando-se a seguinte equação:
% de deformação permanente = 100 χ (comprimentorelaxado - comprimento original)/(comprimento de teste -comprimento original)
Para determinar a porcentagem de deformaçãopermanente de placas, corpos de prova de teste em forma dehalteres são cortados das placas de acordo com osprocedimentos do Método de Teste A da ASTM D-42. Marcas dereferência paralelas separadas por uma distância de 2,5 cm(uma polegada) são colocadas no centro aproximado de cadahaltere. Os halteres são colocados em um conjunto suporte ealongados até que a distância entre as marcas de referênciaiguale 5,1 cm (2 polegadas), que corresponde um 100 % dedeformação. O conjunto suporte carregado é então colocado emum forno um 100 0C por 3 horas. Depois de 3 horas, ossuportes são removidos do forno e os halteres alongados sãoresfriados naturalmente à temperatura ambiente (21 0C ± 2 °C)por 1 hora. Os halteres alongados são removidos do conjuntosuporte e colocados em uma superfície macia de madeira oupapelão. A distância entre as marcas distintivas paralelas émedida depois de esperar 30 ± 2 minutos. A deformaçãopermanente percentual é determinada usando-se a fórmulafornecida anteriormente com o comprimento original igualando2,5 cm (1 polegada), o comprimento de teste igualando 5,1 cm(2 polegadas) e o comprimento relaxado igualando a distânciafinal entre as marcas distintivas depois do resfriamento.
Para determinar o deformação permanente percentualpara tubos, amostras de anel com um comprimento de 0,95 cm(3/8 de uma polegada) são cortadas dos tubos e os diâmetrosiniciais das amostras de anel são medidos. As amostras deanel são então inseridas sobre um mandril de aço com umdiâmetro de aproximadamente duas vezes o diâmetro internodas amostras de anel dos tubos, que leva as amostras de anelum esticarem radialmente aproximadamente 100 % em diâmetro.
Uma extremidade do mandril é equipado com uma forma cônicapara facilitar um inserção & remoção do mandril das amostrasde anel. Embora alongadas no mandril, as amostras de anelsão colocadas em um forno de 100 0C por 3 horas. Depois daexpiração do período de 3 horas, o mandril e as amostras deanel alongadas são removidas do forno e resfriadasnaturalmente para temperatura ambiente (21 0C ± 2 °C) por 1hora. As amostras de anel são então removidas do mandril ecolocadas em uma superfície macia de madeira ou papelão. Osdiâmetros internos das amostras de anel são medidos depoisde passados 30 ± 2 minutos e um seguinte fórmula é usadapara computar o deformação permanente percentual dasamostras de anel:
% de deformação permanente = 100 (rd-od)/md-od
onde rd é o diâmetro relaxado, od é o diâmetrooriginal e md é o diâmetro do mandril.
C. Teste de Separação do Tubo
Testes de separação dos tubos são conduzidos parailustrar as propriedades de rasgamento dos artigoscontráteis a frio durante o tempo. O teste é conduzidousando amostras de tubos preparadas a partir de composiçõeselastoméricas da presente invenção relacionadas aos métodosdescritos anteriormente. Amostras de tubos com umcomprimento de aproximadamente 7,6 cm (3 polegadas) um 10,2cm (4 polegadas) são cortadas e colocadas sobre mandris deaço, que têm um diâmetro aproximadamente três vezes odiâmetro interno das amostras de tubos. Como tal, asamostras de tubos são expandidas radialmente aproximadamente200 %. Ainda mantidas em um estado de aproximadamente 200 %de expansão radial, as amostras são colocadas em um forno de150 °C por sete dias. Depois da expiração do período de setedias, as amostras alongadas são inspecionadas visualmente noque diz respeito a sinais de rasgamento. Considera-se que asamostras de tubos não foram aprovadas no teste de separaçãose qualquer rasgamento ou separação for visualmenteobservada por uma pessoa a olho nu.
II. Testes de Resistência ao Fluido
A resistência ao fluido dos artigos contráteis afrio da presente invenção é determinada cortando corpos deprova de teste de halter (relacionados aos métodos do Métodode Teste A da ASTM D412) de placas formadas de composiçõesda presente invenção. Os corpos de prova de teste sãopesados individualmente e então imersos tanto em fluidohidráulico quanto em combustível diesel em tubos de testelargos. Os tubos de teste contendo o combustível diesel sãocolocados em um banho de óleo mantidos a uma temperatura deaproximadamente 49 0C por 24 horas, e os tubos de testecontendo o fluido hidráulico foram colocados em um banho deóleo mantidos a uma temperatura de aproximadamente 71 0C por24 horas. Os corpos de prova de teste são então removidosdos tubos de teste, revestidos a seco com papel de filtro epesados individualmente. As respectivas porcentagens deabsorção de combustível diesel e fluido hidráulico para oscorpos de prova de teste são então computadas usando ospesos iniciais e os pesos finais dos corpos de prova deteste de halter.
II. Teste de Marcação a Laser
A legibilidade visual das marcas distintivas édeterminada qualitativamente para artigos contráteis a friorelacionados ao seguinte procedimento. Tubos sem marcasdistintivas, com um diâmetro externo de 1,0 mm, sãoexpandidos em um núcleo com um diâmetro de 2,0 cm. OS tubosexpandidos são então marcados a laser para formar sinais pormeio de um sistema um laser Nd: YAG. Um sistema um laserNd:YAG encontra-se comercialmente disponível com o nomecomercial "Hi-Mark" No. 400 da GSI Lumonics, Inc. de KanataOntário, Canadá. Os ajustes do laser para o sistema a laserNd:YAG incluem um ajuste de potência de 64,8 watts, uma taxade marcação de 5,1 cm/minuto e uma freqüência de 6 picos deonda por segundo. A distância estabelecida do cabeçote dosistema um laser até a superfície externa do tubo é 18,3 cm(7,2 polegadas) . A marca distintiva é marcada para que ela,como os tubos no estado expandido, apresente uma altura tipoface em uma direção circunferencial em torno dos tubos de2,0 mm.
Depois da marcação, os tubos são removidos donúcleo e retraídos substancialmente contrair naturalmente afrio de volta para o estado relaxado. Os sinais nos tubos noestado substancialmente relaxado são então visualmenteobservados por uma pessoa a olho nu. A marcação édeterminada aceitável se os sinais (que apresentam umaaltura tipo face de 2,0 mm) nos tubos forem visualmentelegíveis por uma pessoa a olho nu (isto é, visãoaproximadamente 20/20) de uma distância de pelo menosaproximadamente 36 cm (aproximadamente 14 polegadas).
EXEMPLOS
A presente invenção é descrita com maisparticularidade nos exemplos seguintes que se destinam ailustração somente, uma vez que inúmeras modificações evariações no escopo da presente invenção ficarão aparentesaos versados na tecnologia. A menos que de outra formanotado, todas as partes, porcentagens e proporçõesreportadas nos seguintes exemplos são com base no peso, etodos os reagentes usados nos exemplos foram obtidos, ou sãodisponíveis, de fornecedores químicos gerais, tais como aSigma-Aldrich Chemical Company de Saint Louis, Missouri, oupodem ser sintetizados por técnicas convencionais. Também, amenos que de outra forma estabelecido, todos os dados dedesempenho aqui incluídos para os tubos é para tubos curadosem uma atmosfera sem oxigênio. Além do mais, a menos que deoutra forma notado, todos os testes foram realizados comrelação aos procedimentos de análise e caracterização depropriedade descritos anteriormente.
As seguintes abreviações composicionais são usadasnos seguintes exemplos:
AEROSIL® R974: Uma sílica pirogênica tratada com silano,comercialmente disponível pela DegussaCompany of Parsippany, NJ.
ARMOSLIP CP: Um agente de deslizamento comercialmentedisponível pela Lion Akzo Co., Ltd.
DAI-EL G-801: Um copolímero fluorelastômero de fluoretode vinilideno e hexafluorpropilenocomercialmente disponível pela DaikinIndustries of Osaka, Japan.
NAUGARD® 445: Um antioxidante aromático tipo aminacomercialmente disponível pela CromptonCorporation de Middlebury, Connecticut.N-550 Black: Um negro de fumo grau de reforçocomercialmente disponível pela CabotCorporation, Billerica, MA.
Ácido esteárico: Ácido esteárico comercialmente disponívelpela Arizona Chemical da Flórida Florida.
STAN-TONE® MB Black: Um absorvente de feixe de energiacomercialmente disponível com o nomecomercial Stan-Tone® MB 29293 da PolyOneCorporation of Suwanee, Geórgia.
STAN-TONE® DB Yellow: Um pigmento amarelo comercialmentedisponível com o nome comercial Stan-Tone®DB 29282 da PolyOne Corporation ofSuwanee, Geórgia.
TAIC DLC-A: Um co-agente de reticulação comercialmentedisponível pela Natrochem, Inc. ofSavannah, GA.
Ti02: Dióxido de titânio comercialmentedisponível com o nome comercial Ti-Pure®R-902 da DuPont.
T3000L: Um polímero de epicloroidrinacomercialmente disponível pela ZeonChemicals of Louisville Kentucky.
37: Argila caulim tratada com silano (silicatode alumínio) com um tamanho de partículade 1,4 micrometros, comercialmentedisponível pela Engelhard Corporation ofIselin, New Jersey.
TranslinkVAROX® DBPH-50-HP: Um agente de reticulação 2,5-dimetil-2,5-di(t-butilperoxi)hexano comercialmentedisponível pela R.T. Vanderbilt Company ofNorwalk, CT.
Zinc Omadine: Uma solução fungicida de 65 % de 2-piridinetiol-l-óxido, complexo de zinco emum óleo parafínico (isto é, Zinc Omadine) ,comercialmente disponível pela ArchChemicals, Inc. of Cheshire, Connecticut.
ZONYL® MP1500: Um copolímero de tetrafluoretileno ehexafluorpropileno comercialmentedisponível pela DuPont Fluoroproducts ofWilmington, DE.
Exemplos 1 a 3
Os Exemplos 1 a 3 dizem respeito a artigoscontráteis a frio da presente invenção na forma de tubos eplacas. As concentrações do componente das composiçõeselastoméricas usadas para formar os artigos contráteis afrio dos exemplos 1 a 3 são fornecidas na tabela 1. Ascomposições elastoméricas dos exemplos 1 a 3 forampreparadas combinando os primeiros quatorze componentesfornecidos na tabela 1 em uma primeira etapa de mistura, eem seguida misturando estes componentes em um misturadorBanburry entre aproximadamente 2,1 rad/s (20 rpm) e 4,2rad/s (40 revoluções por minuto) por aproximadamente 20minutos a uma temperatura de aproximadamente 60 °C. Ascomposições foram então adicionalmente misturadas em ummoinho de mistura de 2 rolos aquecido para aproximadamente50 °C por aproximadamente 5 minutos. O TAIC DLC-A listadona tabela 1 foi então adicionado a cada composição em umasegunda etapa de mistura e as composições foram misturadaspor mais 5 minutos. As composições foram então escoadas deuma maneira convencional e resfriadas até a temperaturaambiente (22 a 24°C).
TABELA 1
<table>table see original document page 40</column></row><table>
*as concentrações do componente são dadas em partes em pesopor 100 partes totais em peso de T3000L e DAI-EL G-801.
Testes de Propriedades Físicas para os Exemplos 1 a 3As composições elastoméricas dos exemplos 1 a 3 foramextrudadas em tubos com um diâmetro interno deaproximadamente 0,64 cm (0,25 polegada) e uma espessura deparede de aproximadamente 0,18 cm usando uma extrusora de1,9 cm (¾-polegada) com uma razão L/D de 20. As extrusõesforam feitas a uma temperatura do cilindro deaproximadamente 60 °C e uma temperatura do molde entreaproximadamente 30 °C e 60 °C. Os tubos resultantes foramcurados em uma atmosfera sem oxigênio. A deformaçãopermanente percentual a 100 °C, resistência de separação a150 °C por 7 dias, tensão na ruptura a 150 °C, e alongamentopercentual na ruptura a 150 °C para os tubos das composiçõesdos exemplos 1 a 3 foram determinados. Os resultados destestestes estão incluídos na tabela 2.
Além do mais, as placas foram preparadas colocandoas composições dos exemplos 1 a 3 em moldes e moldando ecurando por compressão as placas a aproximadamente 185 0C emuma pressão de aproximadamente 5 a 10 MPa por 15 minutos.Isto produziu placas que tinham aproximadamente 15 cm decomprimento, aproximadamente 10 cm de comprimento eaproximadamente 0,18 cm espessura. Os resultados de testesde tensão na ruptura à temperatura ambiente, alongamentopercentual na ruptura à temperatura ambiente, e deformaçãopermanente percentual em 100 °C para corte de halteres dasplacas também estão incluídos na tabela 2. Os testes dealongamento percentual e ruptura e deformação permanentepercentual para amostras de halter foram realizados àtemperatura ambiente.TABELA 2
<table>table see original document page 42</column></row><table>* Quando tubos formados da composição do exemplo 3 foramtestados a 175 % de estiramento, 3/3 das amostras foramaprovadas no teste de separação.
Os dados fornecidos na tabela 2 ilustram ascapacidades de expansão, durabilidade e desempenho derasgamento a temperaturas elevadas de artigos contráteis afrio formados pelas composições elastoméricas dos exemplos1 a 3. As amostras de tubos dos exemplos 1 a 3 cada umaapresentou uma deformação permanente percentual de menosque 30 %, com amostras de tubos dos exemplos 1 e 2apresentando deformações permanentes percentuais de menosque 25 %. Além do mais, todas as seis amostras de tubosformadas de cada uma das composições dos exemplos 1 e 2foram aprovadas no teste de separação estendida fornecidona seção de Procedimentos de Análise e Caracterização dePropriedade deste documento.
As amostras de halter cortadas de placas formadasdas amostras elastoméricas dos exemplos 1 a 3 cada umaapresentou uma deformação permanente percentual de menosque 25 % e um alongamento percentual na ruptura àtemperatura ambiente substancialmente maior que 250 %.
Além do mais, as amostras de tubos dos exemplos 1a 3 todas marcaram bem com um laser YAG e foram aprovadasno teste de marcação a laser, quando testadas com relaçãoaos procedimentos de marcação a laser na Seção de Análisede Propriedade e Procedimentos Caracterização destedocumento.
Exemplo 4A resistência química de amostras de haltercortado de placas, formadas de uma composição similar àcomposição do exemplo 1 e preparadas por um procedimentotipo usado para a composição do exemplo 1, foi testada comrelação aos procedimentos de testes de resistência a fluidodescritos anteriormente a seção de Procedimentos de Análisee Caracterização de Propriedade deste documento. Acomposição do exemplo 4 foi, em geral, a mesma que acomposição do exemplo 1, exceto que a composição do exemplo4 incluiu 20 phr (com base no peso) de AErosil® R974 combase no peso total de T3000L e DAI-EL G800 e não incluiunenhum Armoslip CP. As placas foram preparadas com relaçãoao método usado para preparar as placas do exemplo 1. Depoisque as amostras de halter foram submetidas aos testes deresistência química, o alongamento na ruptura e tensão naruptura das amostras de halter foram estimados à temperaturaambiente para determinar o abalo que as substâncias químicastiveram nas propriedades mecânicas dos halteres. Osresultados destes testes de resistência química, tensão naruptura e alongamento na ruptura estão incluídos na tabela 3.
TABELA 3
<table>table see original document page 44</column></row><table><table>table see original document page 45</column></row><table>
Os dados fornecidos na tabela 3 ilustram aresistência química de artigos contráteis a frio formadosdas composições da presente invenção. Da forma mostrada natabela 3, as amostras de halter apresentaram um aumento empeso percentual em combustível diesel a 49 0C de 6,69 %(substancialmente abaixo do limiar máximo percentual de 25 %requerido pela Military Spec, SC-X15111B, 27 de setembro de1984) e um aumento em peso percentual em fluido hidráulico a71 0C de 1,31 % (substancialmente abaixo do limiar máximopercentual de 10 % requerido pela Military Spec, SC-X15111B,27 de setembro de 1984).
Além do mais, da forma mostrada na tabela 3, atensão na ruptura e o alongamento na ruptura para asamostras de halter imersas no combustível diesel e no fluidohidráulico não altera substancialmente, comparada com aamostra controle. As amostras de halter imersas emcombustível diesel e fluido hidráulico cada uma apresentaramum alongamento na ruptura à temperatura ambiente de mais que 450%.
Exemplos 5 & 6
Os Exemplos 5 e 6 dizem respeito a artigoscontráteis a frio formados de composições elastoméricasincluindo negro de fumo. As concentrações do componente dacomposição elastomérica usadas para formar os artigoscontráteis a frio dos exemplos 5 e 6 são fornecidas natabela 4. A composição elastomérica dos exemplos 5 e 6 foipreparada com relação aos procedimentos de misturafornecidos anteriormente para as composições empregadas nosexemplos 1 a 3.
TABELA 4
<table>table see original document page 46</column></row><table>
*concentrações do componente são dadas em partes por 100partes totais de T3000L e DAI-EL G-801.
Propriedades Mecânicas e Resistência Química dos Exemplos 5e 6
Placas e tubos foram formados a partir dascomposições tanto do exemplo 5 quanto 6 com relação aosprocedimentos fornecidos para os artigos contráteis a friodos exemplos 1 a 3. Os resultados de teste de deformaçãopermanente percentual a 100 °C, tensão na ruptura a 150 °C,alongamento na ruptura a 150 °C, teste de separaçãoestendido a 150 °C para os tubos dos exemplos 5 e 6 estãoincluídos na tabela 5. Além do mais, os resultados de testesda tensão na ruptura à temperatura ambiente, alongamento naruptura à temperatura ambiente, absorção de combustíveldiesel em 49 °C, e absorção de fluido hidráulico em 71 °Cpara as placas dos exemplos 5 e 6 estão incluídos na tabela 5.
TABELA 5
<table>table see original document page 47</column></row><table><table>table see original document page 48</column></row><table>
Os dados fornecidos na tabela 5 adicionalmenteilustram as capacidades de expansão, durabilidade edesempenho de rasgamento de artigos contráteis a frioformados a partir das composições elastoméricas dos exemplos1 a 3. As amostras de tubos dos exemplos 5 a 6 cada umapassou no teste de separação estendido; cada uma apresentouum alongamento percentual na ruptura a 150 0C maior que 250%; e cada uma apresentou uma deformação permanentepercentual de menos que 30 %, com as amostras de tubos doexemplo 6 apresentando uma deformação permanente percentualde menos que 25 %. As amostras de halter cortadas das placasformadas a partir das composições elastoméricas dos exemplos5 e 6 cada uma apresentou uma deformação permanentepercentual substancialmente menor que 25 % e um alongamentopercentual na ruptura à temperatura ambientesubstancialmente maior que 250 %.
Embora a presente invenção tenha sido reveladatomando-se por base modalidades específicas, os versadosnessas tecnologia perceberão que alterações podem serfeitas na forma e detalhe sem que se abandone o espírito eescopo da mesma.

Claims (10)

1. Composição contrátil a frio compreendendo:um fluorelastômero; euma epicloroidrina;CARACTERIZADA pelo fato de que, quando formada emum artigo elastomérico tubular, apresenta uma deformaçãopermanente de menos que aproximadamente 35 %.
2. Composição, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADA pelo fato de incluir aproximadamente 10partes ou mais de fluorelastômero e aproximadamente 60partes ou menos de fluorelastômero, por 100 partes totaisde fluorelastômero e epicloroidrina, e aproximadamente 40partes ou mais de epicloroidrina e aproximadamente 90partes ou menos de epicloroidrina, por 100 partes totais defluorelastômero e epicloroidrina.
3. Composição, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADA pelo fato de compreender adicionalmente ummaterial de carga.
4. Composição, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADA pelo fato de que um artigo formado a partir dacomposição apresenta um aumento em peso menor queaproximadamente 25 % quando imerso em combustível diesel por 24 horas a uma temperatura de aproximadamente 49 °C oumenos.
5. Composição, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADA pelo fato de compreender adicionalmente umabsorvente de feixe de energia, sendo que a composição podeser marcada por um feixe de energia focado.
6. Artigo contrátil a frio, CARACTERIZADO pelofato de compreender:um elemento elastomérico em um estadoexpandido, sendo que tal elemento elastomérico compreendeuma composição que compreende um fluorelastômero e umaepicloroidrina; eum núcleo removível que suporta o elementoelastomérico no estado expandido.
7. Artigo contrátil a frio, de acordo com areivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o elementoelastomérico apresenta uma deformação permanente a 100 0C demenos que aproximadamente 35%, e/ou quando mantido a umatemperatura de 150°C, apresenta um alongamento na ruptura depelo menos aproximadamente 200%.
8. Artigo contrátil a frio, de acordo com areivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de incluir umapluralidade de membros elastoméricos com paredes que definemcavidades alongadas através de cada elemento elastomérico,sendo que as cavidades estão em comunicação umas com asoutras.
9. Artigo contrátil a frio, de acordo com areivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de compreender,adicionalmente, um identificador induzido por feixe deenergia em uma superfície externa do elemento elastomérico,sendo que a composição compreende adicionalmente umabsorvente de feixe de energia.
10. Método, CARACTERIZADO pelo fato decompreender:misturar componentes para formar umacomposição, sendo que tais componentes compreendem umfluorelastômero e uma epicloroidrina;formar a composição em um artigoelastomérico;expandir pelo menos uma porção do artigoelastomérico; einserir um núcleo removível na porçãoexpandida do artigo elastomérico.
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