“ARTIGO MOLDADO E MÉTODO DE MANUFATURA DO MESMO” Referências cruzadas aos pedidos relacionados Este pedido reivindica prioridade do Pedido de Patente Provisório dos Estados Unidos de No. 60/414.312, depositado aos 27 de setembro de 2002.
Enunciado relacionado à pesquisa federalmente patrocinada Não aplicável.
Fundamentos da invenção Com frequência é desejável a manufatura de um componente simples que tenha as propriedades de dureza e de fricção de um material elastomérico termoplástico em uma região e as propriedades de dureza e de fricção de outro material termoplástico em outras regiões. Por exemplo, o material elastomérico termoplástico pode proporcionar funções tais como uma vedação embutida, ou um agarramento macio para manuseio "não- escorregadio", ou plano sustentado livre de deslizamento, ou um topo de alta fricção para uma cadeia transportadora ou correia modular. O material termoplástico mais duro pode proporcionar estrutura ou resistência mecânica ao componente. Em uma aplicação de exemplo, um elastômero termoplástico, tal como um copolímero em bloco estirênico, é laminado em uma resina dura. O laminado é vantajoso porque possui uma boa sensação ao tato, absorção de choque (capacidade de amortecimento) e resistência ao dano por causa da flexibilidade da camada do elastômero termoplástico e possui retenção de forma e capacidade de reforço por causa da resina dura.
Embora compósitos de um elastômero termoplástico e uma resina dura muitas vezes possuam propriedades vantajosas, pode ser difícil formar uma ligação aceitável entre o elastômero termoplástico e a resina dura. Muitas vezes métodos de acoplagem mecânica têm que ser empregados nos quais o elastômero termoplástico e a resina dura são formados para possuírem meios de engate capazes de serem acoplados um no outro.
Contudo, a formação de meios de engate tipicamente requer moldes com estruturas complicadas para formar os meios de engate. Alternativamente, o elastômero termoplástico e a resina dura são muitas vezes ligados juntos por intermédio de alguns outros meios de ligação, tais como adesivos. O uso de adesivos também é indesejável porque requer etapas complicadas de preparação das duas camadas seguidas pela ligação. Como um resultado, compósitos insatisfatoriamente ligados são muitas vezes produzidos, e solventes orgânicos em adesivos muitas vezes são prejudiciais no ambiente de trabalho.
Portanto o que é necessário são um método e materiais nos quais um material elastomérico termoplástico pode ser prontamente moldado em outro material termoplástico mais duro de tal modo que uma ligação aceitável se forme entre o elastômero termoplástico e o material termoplástico mais duro.
Sumário da invenção A presente invenção proporciona uma formulação para fixar um material termoplástico compreendendo um uretano termoplástico em uma liga termoplástica de um poliéster e um policarbonato. Em uma forma, o material termoplástico inclui um elastômero termoplástico estirênico e o uretano termoplástico. Componentes moldados podem ser manufaturados usando uma mistura de liga de um poliéster e um policarbonato.
Componentes podem ser então manufaturados os quais incluem uma ligação significativa entre a liga termoplástica de um poliéster e um policarbonato e o material termoplástico. Os materiais podem ser ligados por um processo tal como moldagem por injeção, extrusão, ou outro processo conhecido na arte para processamento de termoplásticos incluindo moldagem por injeção de multi-reservatórios e co-extrusão.
Uma vantagem da invenção é a fixação de um material termoplástico relativamente macio, tal como um elastômero termoplástico, em uma material termoplástico significativamente mais duro. Isto é vantajoso pelo fato de que uma componente simples pode ser manufaturado o qual possui propriedades do material macio em uma característica de parte ou região e as propriedades do material mais duro em outras características de parte ou regiões. O material macio pode proporcionar função tal como vedação embutida, ou um agarramento macio para manuseio "não-escorregadío", ou plano sustentado livre de deslizamento, ou um topo de alta fricção para uma cadeia transportadora ou correia modular, etc. O material duro pode proporcionar estrutura ou resistência mecânica para nomear uns poucas características.
Estas e ainda outras vantagens da presente invenção serão evidentes a partir da descrição que segue. Na descrição detalhada abaixo, modalidades preferidas da invenção serão descritas. Estas modalidades não representam o escopo total da invenção.
Particularmente a invenção pode ser empregada em outras modalidades. Referência deve ser feita portanto às reivindicações aqui para a interpretação da amplitude da invenção.
Descrição dos desenhos Figura 1 é uma vista em perspectiva explodida de uma porção de uma cadeia transportadora modular incluindo um elo de cadeia modular formado usando a presente invenção.
Descrição detalhada da invenção A presente invenção proporciona um método para fixar um material termoplástico mais macio em um material termoplástico mais duro. Em uma modalidade, um material termoplástico compreendendo um poliuretano termoplástico pode ser fixado em uma liga termoplástica de um poliéster e um policarbonato. Em outra modalidade, uma liga elastomérica termoplástica incluindo um elastômero termoplástico estirênico e um poliuretano termoplástico pode ser fixada em uma liga termoplástica de um poliéster e um policarbonato. Os materiais podem ser fixados por um processo tal como moldagem por injeção, extrusão, ou outro processo conhecido na arte para o processamento de termoplásticos incluindo moldagem por injeção de multi-reservatórios e co-extrusão. Por exemplo, um material pode ser moldado por injeção (por moldagem de inserção ou 2- disparos), extrusado (ou co-extrusado) ou termicamente processado em alguma maneira que permite que o segundo material se ligue térmica ou quimicamente.
Em uma forma, a invenção proporciona um artigo moldado incluindo um substrato compreendendo uma liga termoplástica incluindo um poliéster e um policarbonato, e uma camada de um material termoplástico disposta sobre pelo menos uma porção do substrato. O material termoplástico pode compreender um poliuretano termoplástico, ou uma liga elastomérica termoplástica incluindo um elastômero termoplástico estirênico e o poliuretano termoplástico. Opcionalmente, o material termoplástico pode consistir essencialmente de poliuretano termoplástico. Opcionalmente, a liga elastomérica termoplástica pode consistir essencialmente de elastômero termoplástico estirênico e de poliuretano termoplástico. O elastômero termoplástico estirênico é preferivelmente um copolímero em bloco estirênico. Exemplos não limitantes de copolímeros em bloco estirênicos incluem copolímeros de estireno-butadieno-estireno (SBS), copolímeros de estireno-ísopreno- estireno (SIS), copolímeros de estireno-etileno/butileno-estireno (SEBS), e copolímeros de estireno-etileno/propileno-estireno (SEPS). Em uma forma de exemplo da invenção, o copolímero em bloco estirênico é selecionado de copolímeros de estireno-etileno/butileno- estireno. O poliuretano não tem limitação com respeito à sua formulação diferente do requerimento de que ele é de natureza termoplástica. Tais composições de poliuretano termoplástico são geralmente referidas aos materiais de TPU, e quaisquer materiais de TPU que são compatíveis com o elastômero termoplástico estirênico podem ser usados na liga elastomérica termoplástica da presente invenção. Para ensinamentos particulares sobre vários materiais de TPU e sua preparação, veja as Patentes U.S. 2.929.800; 2.948.691; 3.493.634; 3.620.905; 3.642.964; 3.963.679; 4.131.604; 4.169.196; Re 31.671; 4.245.081; 4.371.684; 4.379.904; 4.447.590; 4.523.005; 4.621.113; e 4.631.329 cujas descrições são por meio desta aqui incorporadas como referências.
As ligas elastoméricas termoplásticas incluindo um elastômero termoplástico estirênico e um poliuretano termoplástico estão comercialmente disponíveis. Uma liga elastomérica termoplástica preferida para uso na presente invenção é uma liga de SEBS/Uretano TPE/TPU vendida sob a designação Versaflex™ OM 1245X-1 pela GLS
Corporation, McHenry, Illinois, USA. Quando fixada no substrato de liga termoplástica, a liga elastomérica termoplástica possui uma dureza dentro da faixa de 40-70 Shore A medida usando os procedimentos de ASTM D2240. A dureza selecionada para a liga elastomérica termoplástica é tipicamente menor do que aquela do substrato de liga termoplástica. O poliéster usado na liga termoplástica compreendendo o substrato é tipicamente o produto de reação de um álcool poliídrico e um ácido policarboxílico. Por exemplo, o poliéster pode ser o produto de reação de um alcanodiol e ácido tereftálico. Preferivelmente, o poliéster é selecionado de tereftalato de polietileno e tereftalato de polibutileno, e mais preferivelmente, o poliéster é tereftalato de polibutileno. O policarbonato utilizado na liga termoplástica compreendendo o substrato é tipicamente um policarbonato de bisfenol-A. Mais preferivelmente, o policarbonato é o produto de reação de bisfenol-A e carbonato de difenila.
Ligas termoplásticas incluindo um poliéster e um policarbonato estão comercialmente disponíveis. Várias ligas termoplásticas preferidas para uso no substrato da presente invenção são vendidas sob a designação de Xenoy™ pela General Electric Plastics, Pittsfield, Massachussetts, USA. Uma liga termoplástica preferida para uso no substrato da presente invenção é vendida sob a designação de Xenoy™ 1200 e compreende uma liga de tereftalato de polibutileno (PBT) e um policarbonato (PC) de bisfenol-A. Tipicamente, o policarbonato de bisfenol-A é o produto de reação de bisfenol-A e um diéster de carbonato tal como carbonato de difenila. O material termoplástico compreendendo um poliuretano termoplástico, ou o material termoplástico compreendendo uma liga elastomérica termoplástica incluindo um elastômero termoplástico estirênico e o poliuretano termoplástico pode ser fixado no substrato de liga termoplástica usando métodos convencionais. Os materiais podem ser fixados por um processo tal como moldagem por injeção, extrusão, ou outro processo conhecido na arte para o processamento de termoplásticos incluindo moldagem por injeção de multi- reservatórios e co-extrusão. Exemplos de métodos e equipamentos de co-extrusão podem ser encontrados nas Patentes U.S. 4.405.547, 4.054.403 e 3.649.143, que são aqui incorporadas como referências. Em um processo de moldagem por injeção, um artigo possuindo liga elastomérica termoplástica e as camadas laminadas de material termoplástico é construído primeiro por moldagem por injeção da liga termoplástica dura em um molde adequado, e depois pela formação de uma porção de superfície externa por injeção do material termoplástico macio sobre uma porção da liga termoplástica dura. Outro método compreende a construção de cada uma das camadas separadamente, e uma superfície da porção de material termoplástico macio é então fixada por cimentação (por exemplo, por um adesivo) na superfície complementar da liga termoplástica dura. Na versão da invenção usando um material termoplástico compreendendo uma liga elastomérica termoplástica incluindo um elastômero termoplástico estirênico e o poliuretano termoplástico, pode haver uma vantagem significativa ao se ter qualquer uma de a fase de elastômero termoplástico estirênico ou a fase de poliuretano termoplástico da liga elastomérica termoplástica tão grande quanto possível com o propósito de aumentar a resistência de ligação com o substrato.
Com respeito ao substrato, policarbonatos podem não ser um material muito bom para preparação de certos componentes. Por exemplo, policarbonatos são materiais não muito bons para a preparação de correia modular ou cadeia transportadora. Policarbonato é um material amorfo que não possui propriedades mecânicas muito boas, especialmente resistência à fadiga, que é requerida para uma aplicação de cadeia transportadora.
Tereftalato de polietileno, contudo, é elevadamente cristalino e é bem conhecido como um material de cadeia boa. Assim, pode haver uma vantagem significativa ao se ter quer a fase de poliéster quer a fase de policarbonato na liga termoplástica tão grande quanto possível.
Na liga termoplástica de um poliéster e um policarbonato, é reconhecido que o aumento da quantidade de policarbonato pode reduzir significativamente as propriedades mecânicas do material. Entretanto, o ajuste do comprimento do bloco do policarbonato na liga termoplástica do poliéster e do policarbonato pode permitir uma região maior para a fase de policarbonato na liga termoplástica para fixar no material termoplástico. Igualmente, fases ou regiões de policarbonato maiores na liga termoplástica de um poliéster e um policarbonato podem permitir locais melhores para fixação no uretano termoplástico ou no uretano termoplástico da liga elastomérica termoplástica.
Em uma aplicação, um ou mais elos de cadeia modular de uma cadeia transportadora modular podem ser formados usando a presente invenção. Uma porção de uma cadeia transportadora modular é mostrada na Figura 1. Um elo de cadeia modular 13 formado usando a presente invenção é mostrado interconectado com um elo de cadeia adjacente convencional 15. Um pino de conexão 17 pivotamente conecta o elo de cadeia 13 com o elo de cadeia adjacente 15. O elo de cadeia 13 inclui um corpo de elo 16 e uma camada 99 disposta sobre o topo do corpo de elo 16. O corpo de elo 16 é formado de qualquer um dos materiais de substrato de liga termoplástica descritos acima tais como os materiais incluindo um poliéster e um policarbonato. Uma liga termoplástica preferida para uso no corpo de elo 16 é vendida sob a designação de Xenoy™ 1200 e compreende uma liga de tereftalato de polietileno (PBT) e um policarbonato (PC) de bisfenol-A. Tipicamente, o policarbonato de bisfenol-A é o produto de reação de bisfenol-A e um diéster de carbonato tal como carbonato de difenila. A camada de topo 99 é formada de qualquer um dos materiais descritos acima tais como os materiais incluindo um poliuretano termoplástico ou um elastômero termoplástico estirênico e um poliuretano termoplástico. Um material termoplástico preferido para uso na camada de topo 99 é uma liga de SEBS/Uretano TPE/TPU vendida sob a designação Versaflex™ OM 1245X-1 pela GLS Corporation, McHenry, Illinois, USA. O corpo de elo 16 e a camada de topo 99 podem ser fixados usando os métodos convencionais (isto é, moldagem por injeção, extrusão, cimentação) descritos acima. Quando fixada no corpo de elo 16, a camada de topo 99 possui uma dureza dentro da faixa de 40-70 Shore A medida usando os procedimentos de ASTM D2240. A dureza selecionada para a camada de topo 99 é tipicamente menor do que aquela do corpo de elo 16. O corpo de elo 16 inclui uma série de extremidades de elo 25 se estendendo dos lados opostos do corpo de elo 16. As extremidades de elo 25 estão transversalmente espaçadas umas das outras para definirem entre elas uma série de espaços 27. A série de extremidades de elo 25 inclui aberturas 33 que estão axialmente alinhadas entre si. As aberturas 33 nas extremidades de elo 25 podem ser cilíndricas ou alongadas na direção do percurso da correia transportadora modular. O elo de cadeia adjacente 15 é preferivelmente de mesma forma geral que a do elo de cadeia 13. O elo de cadeia adjacente 15 também inclui uma série de extremidades de elo 65 que estão axialmente espaçadas uma das outras para definirem uma série de espaços 67. A série de espaços 67 está adaptada para receber a série de extremidades de elo 25 localizada sobre um lado do elo de cadeia 13. As extremidades de elo 65 se estendem para dentro dos espaços 27 entre as extremidades de elo 25 do elo de cadeia 13. As extremidades de elo 65 no elo adjacente 15 também incluem aberturas 69 que são axialmente alinhadas entre si bem como com as aberturas 33 no elo de cadeia 13 quando o elo de cadeia 15 é montado no elo de cadeia 13. As aberturas 69 podem ser cilíndricas ou alongadas na direção de percurso da cadeia transportadora modular.
Exemplo: Experimentos foram conduzidos com ligação de uma liga elastomérica termoplástica (SEBS/Uretano TPE/TPU) vendida sob a designação Versaflex™ OM 1245X-1 pela GLS
Corporation, McHenry, Illinois, USA e uma liga termoplástica vendida sob a designação Xenoy™ 1200, que compreende uma liga de tereftalato de polibutileno (PBT) e um policarbonato (PC) de bisfenol-A. Os resultados foram muito positivos pelo fato de que mostraram boa adesão entre este dois materiais. Assim, é possível ligar quimicamente uma liga de TPE/TPU baseada em SEBS/Uretano em um substrato de policarbonato/PBT. É sabido que ligas de PC/PBT possuem propriedades singulares que têm uma ampla variedade de aplicações. A formação de liga de PC e PBT confere resistência química, estabilidade térmica, e propriedades mecânicas do componente PBT cristalino juntamente com tenacidade do componente PC. Ligação de um material macio nesta liga tem valor comercial não apenas para cadeias transportadoras, mas também para uma ampla variedade de outros produtos tais como invólucros de ferramentas hidráulico-eletro- mecânicas, componentes automotivos, utensílios domésticos, e semelhantes.
Portanto, a presente invenção proporciona um método e materiais nos quais um material termoplástico mais macio pode ser prontamente moldado em outro material termoplástico mais duro de tal modo que uma ligação aceitável se forma entre o material termoplástico mais macio e o material termoplástico mais duro. Em particular, a invenção proporciona um método e materiais nos quais uma camada de um material termoplástico compreendendo um poliuretano termoplástico ou uma liga elastomérica termoplástica incluindo um elastômero termoplástico estirênico e um poliuretano termoplástico podem ser fixados em um substrato compreendendo uma liga termoplástica incluindo um poliéster e um policarbonato.
Embora tenha sido mostrado e descrito o que são agora consideradas as modalidades preferidas da invenção, será óbvio para aquelas pessoas experientes na arte que várias mudanças e modificações podem ser feitas na mesma sem se desviarem do escopo da invenção definido pelas reivindicações apendidas.