BR112019026259A2 - vedação compressível e método para formar a dita vedação compressível - Google Patents

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foam
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elastomeric
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BR112019026259-8A
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John Gardner
Amadeus Wiesemann
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W. L. Gore & Associates, Inc.
W.L. Gore & Associates Gmbh
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Abstract

Uma vedação compressível (400A) inclui um corpo compressível (406) que tem uma primeira superfície (410) e uma segunda superfície. Um padrão de regiões adesivas descontínuas (412) é formado de um adesivo conectado a pelo menos uma da primeira superfície (410) ou da segunda superfície do corpo compressível (406). O corpo compressível (406) é operável para se conformar em torno do padrão de regiões adesivas (412) para impedir o ingresso de fluido quando o corpo compressível (406) é comprimido.

Description

“VEDAÇÃO COMPRESSÍVEL E MÉTODO PARA FORMAR A DITA VEDAÇÃO COMPRESSÍVEL”. REFERÊNCIA REMISSIVA A PEDIDOS RELACIONADOS
[0001] O presente pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório dos Estados Unidos Nº 62/520.421, depositado em 15 de junho de 2017, cuja descrição completa é aqui incorporada por referência na íntegra para todas as finalidades.
CAMPO TÉCNICO
[0002] A presente invenção se refere, de modo geral, às vedações compressíveis. Mais especificamente, a invenção se refere às vedações compressíveis para conexões de vedação com adesivos descontínuos que mantêm as vedações no lugar.
ANTECEDENTES
[0003] Muitas indústrias empregam —“vedantes para impedir a intrusão de líquidos entre elementos físicos em produtos ou estruturas. Vedantes comuns incluem tintas, calafetagens, materiais poliméricos, O-rings e juntas ou similar, e variam de acordo com a aplicação específica. A indústria aeronáutica, em particular, emprega vedantes para proteger várias interfaces de modo a evitar a corrosão e degradação da superfície, por exemplo, em virtude da intrusão de água ou substâncias químicas.
[0004] Um dos materiais frequentemente empregados pela indústria aeronáutica é um material de polissulfeto líquido de 2 partes usado para aumentar a proteção de várias interfaces contra a corrosão e degradação da superfície.
Esta prática pode ser usada para proteger os suportes instalados ao longo da estrutura da aeronave, dentre outros conjuntos.
Por exemplo, um material (tal como alumínio, plástico reforçado com fibra ou compósito de carbono) pode ser preso a uma seção da estrutura da aeronave usando parafusos ou rebites.
Um instalador pode aplicar vedante líquido entre as peças conectadas e, em seguida, afixar o suporte à estrutura usando elementos de fixação.
À medida que os elementos de fixação são apertados, a pressão das cabeças dos elementos de fixação espalha o vedante.
Tipicamente, o vedante deve poder curar em temperatura ambiente por longos períodos de tempo, Por exemplo, 8 a 72 horas ou mais, dependendo do tipo de vedante.
Este processo é demorado, requer técnicas cuidadosas de mistura e aplicação e requer, tipicamente, um equipamento de proteção individual (PPE, Personal Protective Equipment em inglês) e ventilação em virtude dos compostos orgânicos voláteis (VOCs, Volatile Organic Compounds em inglês) que são emitidos.
[0005] As concepções tradicionais que fazem uso de materiais de "vedação à seco", tais como anéis de vedação, juntas ou outras estruturas flexíveis, requerem posicionamento e pressão precisos para serem eficazes e podem sofrer degradação ao longo do tempo em virtude de ataque químico. Os materiais de vedação à seco que podem resistir ao ataque químico geralmente têm deficiências com baixas temperaturas de operação e níveis de conformabilidade. Os vedantes líquidos, os quais podem se adaptar mais facilmente às geometrias específicas da interface, sofrem de deficiências de procedimentos de instalação desafiadores e não podem ser facilmente removidos uma vez ajustados sem romper a vedação. Além disso, vedantes líquidos de polissulfeto, por si só, frequentemente não podem ser eficazes após exposição prolongada a determinadas substâncias “químicas agressivas, tal como o fluido hidráulico éster de fosfato. Consequentemente, há a necessidade de tecnologias de vedação que possam atuar em uma variedade de perfis de interface sem sacrificar a durabilidade ou resistência ao ataque químico.
SUMÁRIO
[0006] Em uma modalidade, a presente invenção se refere a uma espuma elastomérica de suporte. À espuma elastomérica de suporte inclui uma matriz elastomérica formada de um elastômero que inclui uma região de espuma e uma região de reforço. A região de espuma inclui uma pluralidade de células preenchidas de gás definidas no elastômero; e a região de reforço inclui uma camada porosa que tem uma rede interconectada de poros pelo menos parcialmente incorporada no elastômero. Em determinadas modalidades, a região de reforço pode ser formada a partir de um filme ou membrana de politetrafluoretileno expandido impregnado de elastômero (ePTFE). Em várias modalidades, a região de reforço pode ser formada a partir de qualquer camada polimérica porosa adequada, tal como uma camada de poliéter-éter-cetona (PEEK) tecida ou similar. Em várias outras modalidades, a região de reforço pode ser formada de qualquer camada porosa adequada, tal como uma camada de fibra de vidro tecida ou não.
[0007] De acordo com algumas modalidades, a camada porosa pode ser totalmente incorporada no elastômero. De acordo com algumas modalidades, a região de reforço pode ser uma primeira região de reforço e a espuma elastomérica pode incluir uma segunda região de reforço que inclui uma segunda camada porosa que tem uma segunda rede interconectada de poros pelo menos parcialmente incorporada no elastômero. A primeira região de reforço e a segunda região de reforço podem ser posicionadas em lados opostos da região de espuma.
[0008] De acordo com algumas modalidades, a região de reforço é substancialmente isenta de células preenchidas de gás. Por exemplo, de acordo com algumas modalidades, a camada porosa incorporada na região de reforço tem um tamanho de poro menor do que o tamanho de partícula do agente formador de espuma usado para formar as células preenchidas de gás na região de espuma, de modo que o agente formador de espuma seja impedido de penetrar e expandir dentro da região de reforço. De acordo com algumas modalidades, a matriz elastomérica pode incluir vários elastômeros que podem ser misturados para formar a matriz elastomérica. As células preenchidas de gás fechadas podem ter um tamanho médio de célula, em diâmetro, de cerca de 5 um a 700 um.
[0009] De acordo com algumas modalidades, a camada porosa na região de reforço pode ser formada de vários materiais. Por exemplo, em algumas modalidades, a camada porosa pode incluir qualquer um de, ou qualquer combinação adequada de, um material tecido, material não tecido, membrana polimérica ou material poroso não polímero. De acordo com algumas modalidades, a camada porosa pode incluir um filme de fluoropolímero expandido, um filme de politetrafluoretileno expandido (ePTFE), um tecido de poliéter-éter-cetona (PEEK), um não tecido de PEEK, um tecido de fibra de vidro, um não tecido de fibra de vidro ou outro material poroso adequado. De acordo com algumas modalidades específicas, a camada porosa pode incluir um filme de ePTFE que tem uma espessura a partir de 8 a 35 um ou a partir de 1 a 100 um.
[0010] De acordo com algumas modalidades, a espuma elastomérica de suporte pode ser formada em várias espessuras ou configurações. Por exemplo, de acordo com algumas modalidades, a espuma pode ser formada em uma folha que tem uma espessura de 85 a 2000 um, a qual pode ser formada em um rolo.
[0011] De acordo com algumas modalidades, a matriz elastomérica pode incluir um ou mais de um silicone, fluorossilicone ou um elastômero de perfluoropoliéter. De acordo com algumas modalidades, o elastômero pode incluir um fluoroelastômero. A região de espuma pode ser formada a partir de uma mistura de espuma que inclui qualquer elastômero adequado e um agente formador de espuma, Por exemplo, um agente formador de espuma químico adicionado ao elastômero, um agente formador de espuma seca termicamente ativado ou esferas poliméricas de expansão termicamente ativada. De acordo com algumas modalidades, a região de espuma tem uma espessura de 90 um a 1850 um.
[0012] De acordo com algumas modalidades, a espuma pode comprimir para uma deformação de até 85 % sob uma tensão de 16 MPa. De acordo com várias modalidades, a espuma exibe uma deformação permanente à compressão (Compression Set) tão baixo quanto ou inferior a 11 % quando submetida a uma deformação inicial de 25 %. A espuma pode ser substancialmente inerte a produtos químicos, tais como combustíveis, e capaz de formar uma vedação estanque a combustível sob compressão. Por exemplo, de acordo com algumas modalidades, a espuma absorve menos de 2,0 % em peso de combustível JP-8 quando imersa durante 20 horas com compressão e pode impedir a intrusão de líquidos quando a espuma é inserida em uma interface de acordo com um teste de intrusão de líquidos quando a espuma é submetida a uma deformação compressiva inferior a ou igual a 15 %. De acordo com algumas modalidades, a espuma pode permanecer operável para vedar uma interface contra intrusão de líquidos em uma faixa de temperaturas de - 50 ºC a pelo menos 100 “ºC.
[0013] De acordo com várias modalidades, uma espuma elastomérica de suporte pode incluir um revestimento liberável conectado de forma removível a uma das regiões de espuma e reforço que pode ser removido antes da instalação e pode incluir um segundo revestimento liberável conectado de maneira removível à outra das regiões de espuma e reforço.
[0014] De acordo com várias modalidades, uma espuma elastomérica de suporte pode incluir um tratamento adesivo sobre uma superfície ou ambas as superfícies. O tratamento adesivo pode incluir um padrão de regiões adesivas descontínuas conectadas a pelo menos uma de uma primeira superfície ou uma segunda superfície da matriz elastomérica, em que a matriz elastomérica é operável para se conformar em torno das regiões adesivas para impedir o ingresso de fluido quando a espuma elastomérica é comprimida em uma direção perpendicular a qualquer superfície. A deformação da espuma elastomérica sob compressão forma uma vedação que protege as regiões adesivas dentro da vedação contra intrusão de fluidos, o que protege as regiões adesivas dos fluidos que podem ser reativos com o material adesivo, mas não com a espuma elastomérica. De acordo com várias modalidades, qualquer uma das espumas elastoméricas descritas aqui pode ser usada como uma junta de vedação à seco, uma arruela de vedação à seco ou outra forma de dispositivo de vedação à seco.
[0015] Em outra modalidade, a presente invenção se refere a um método para formar uma espuma de vedação à seco. O método inclui fornecer uma camada porosa que tem uma rede interconectada de poros e moldar uma mistura líquida de um elastômero e um agente formador de espuma com a camada porosa. A mistura líquida é pelo menos parcialmente incorporada ou, em algumas modalidades, totalmente incorporada, na camada porosa. O agente formador de espuma é ativado para criar uma pluralidade de células fechadas na mistura líquida. O conjunto da camada porosa pelo menos parcialmente incorporada e a região de espuma com a pluralidade de células fechadas é curada para formar uma matriz elastomérica que contém uma região de reforço que inclui a camada porosa e uma região de espuma que contém a pluralidade de células fechadas.
[0016] De acordo com algumas modalidades, os métodos descritos aqui podem incluir fornecer uma segunda camada porosa que inclui uma segunda rede interconectada de poros, posicionar a segunda camada porosa em um segundo lado da mistura líquida oposto ao primeiro lado, de modo que a mistura líquida umedeça a segunda camada porosa, e curar o elastômero para formar a matriz elastomérica que contém uma segunda região de reforço que inclui a segunda camada porosa.
[0017] De acordo com várias modalidades, um adesivo pode ser aplicado a pelo menos uma de uma primeira superfície e uma segunda superfície da matriz elastomérica. A aplicação do adesivo pode incluir aplicar um padrão de regiões adesivas descontínuas a pelo menos uma da primeira superfície e da segunda superfície. De acordo com algumas modalidades, a aplicação do adesivo pode incluir aplicar um adesivo facial à pelo menos uma da primeira superfície e da segunda superfície.
[0018] De acordo com algumas modalidades, o elastômero pode incluir um fluoroelastômero termoendurecido e o agente formador de espuma termicamente ativado de forma que a ativação do agente formador de espuma inclua aquecimento da mistura líquida para uma temperatura de ativação, de modo que o ciclo de aquecimento aumente drasticamente o tamanho da pluralidade de células preenchidas de gás fechadas. A temperatura de ativação pode estar na faixa de 100 ºC a cerca de 160 ºC; e a etapa de ativação pode incluir aquecimento da mistura líquida para a temperatura de ativação durante 1 a minutos. Em alguns casos, a etapa de ativação também pode curar parcialmente a matriz elastomérica. Uma etapa de cura subsequente pode incluir aquecimento da mistura líquida para uma temperatura de cura de aproximadamente 75 ºC a 125 ºC durante 5 a 180 minutos.
[0019] Em outra modalidade, a presente invenção se refere a uma vedação compressível que inclui um corpo compressível e um padrão de regiões adesivas descontínuas formadas de um adesivo conectado a pelo menos uma de uma primeira superfície ou uma segunda superfície do corpo compressível. De acordo com algumas modalidades, o corpo compressível é uma espuma elastomérica, a qual pode incluir uma matriz elastomérica formada de um elastômero de espuma conforme descrito acima, com ou sem uma região de reforço. O corpo compressível é operável para se conformar ao padrão das regiões adesivas para evitar o ingresso de fluido através do padrão quando a vedação compressível é comprimida em uma direção perpendicular às primeira ou segunda superfícies.
[0020] De acordo com algumas modalidades, o corpo compressível tem uma primeira espessura e é operável para comprimir em pelo menos 15 % da primeira espessura sob uma tensão compressiva de menos de 1 MPa e em que o padrão de regiões adesivas tem uma espessura inferior a 15 % da primeira espessura.
[0021] De acordo com várias modalidades, o padrão de regiões adesivas descontínuas pode incluir várias geometrias específicas incluindo, porém sem limitações, qualquer uma ou uma combinação de uma série de pontos adesivos circulares ou regiões adesivas quadradas. De acordo com algumas modalidades específicas, o padrão de regiões adesivas descontínuas inclui pontos circulares que têm diâmetros de cerca de 1 mm, um espaçamento de ponta a ponta de cada ponto até o próximo ponto mais próximo de cerca de 2,2 mm e espessuras de cerca de 0,03 mm. Várias faixas específicas são possíveis de acordo com modalidades. Por exemplo, as regiões adesivas podem ter diâmetros (ou, se quadradas, comprimentos laterais) que variam a partir de cerca de 0,2 mm a cerca de 5 mm, à partir de cerca de 0,2 a lmm oua partir de cerca de ll mm a 5 mm. Cada região adesiva do padrão de regiões adesivas pode ser espaçada por uma distância que varia a partir de cerca de 0,5 mm à cerca de 25 mm, por exemplo, a partir de cerca de 1 mm a 20 mm ou a partir de cerca de 2a 5 mm. Em várias modalidades, as regiões adesivas podem ter espessuras menores do que ou iguais a 100 um, menores do que ou iguais a 50 um, menores do que ou iguais a 25 um ou menores do que ou iguais a 10 um. De acordo com algumas modalidades específicas, as regiões adesivas podem ter espessuras que variam a partir de cerca de 10 um a cerca de 100 um ou, em algumas modalidades, a partir de cerca de um a cerca de 50 um ou a partir de cerca de 20 um a cerca de 50 um.
[0022] De acordo com várias modalidades, o adesivo pode incluir uma variedade de formas específicas de adesivo incluindo, porém sem limitações, adesivos sensíveis à pressão (PSA, Pressure-Sensitive Adhesive em inglês), conforme descrito nos exemplos abaixo. Em geral, os adesivos adequados podem ser depositados em uma forma líquida ou fundida a quente ou uma forma comparável. De acordo com algumas modalidades, o tipo de adesivo pode ser um adesivo sensível à pressão de silicone de duas partes misto. De acordo com outras modalidades, o tipo de adesivo pode ser um adesivo sensível à pressão de acrílico curado por UV. Modalidades adicionais podem incluir materiais adesivos alternativos incluindo, porém sem limitações, silicone, acrílico, borracha butílica, acetato de etileno-vinila, borracha natural, nitrila, copolímero em blocos de estireno, poliuretano ou qualquer mistura adequada dos materiais adesivos acima. O adesivo pode ser aplicado no padrão de acordo com qualquer meio adequado incluindo, por exemplo, passar o adesivo através de uma forma que contém um padrão de orifícios no corpo compressível ou imprimir o adesivo sobre o corpo compressível.
[0023] De acordo com várias modalidades, oO corpo compressível pode incluir uma variedade de formas específicas incluindo, por exemplo, uma espuma elastomérica que inclui a região de espuma que inclui uma pluralidade de células preenchidas de gás definidas pelo elastômero e uma região de reforço que inclui uma camada porosa que tem uma rede interconectada de poros pelo menos parcialmente incorporada no elastômero; uma espuma não reforçada Ou borracha de espuma; ou vedante compressível comparável.
[0024] Em outra modalidade, a presente invenção se refere a um método para formar uma vedação compressível que inclui aplicar um padrão de regiões adesivas descontínuas formadas de um adesivo a uma primeira superfície de um corpo compressível em uma espessura do adesivo, a espessura do adesivo sendo suficientemente fina comparado com uma espessura de espuma da vedação compressível, de modo que a vedação compressível seja operável para se adaptar ao padrão das regiões adesivas descontínuas quando comprimida.
De acordo com algumas modalidades, a aplicação do padrão de regiões adesivas descontínuas inclui aplicação removível de uma forma ao corpo compressível, onde a forma tem um padrão de orifícios configurado para corresponder ao padrão de regiões adesivas descontínuas.
O adesivo pode ser aplicado à forma e à primeira superfície através do padrão de orifícios da forma.
De acordo com algumas modalidades alternativas, a aplicação do padrão de regiões adesivas descontínuas pode incluir imprimir o padrão de regiões adesivas descontínuas sobre a primeira superfície.
De acordo com algumas modalidades, o padrão de regiões adesivas pode ser curado ao aplicar um tratamento térmico ao adesivo ou, alternativamente, aplicar um tratamento com luz UV ao adesivo.
[0025] Estas e outras modalidades, juntamente com muitas de suas vantagens e características, são descritas em mais detalhes juntamente com a descrição abaixo e as figuras anexas.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0026] A presente invenção será melhor compreendida em vista das figuras não limitativas anexas.
[0027] A Figura l é uma vista seccional transversal lateral de uma modalidade da espuma elastomérica de suporte.
[0028] A Figura 2 é uma vista seccional transversal lateral que mostra etapas exemplificativas para gerar a espuma elastomérica de suporte.
[0029] A Figura 3 é uma vista seccional transversal lateral que mostra uma segunda modalidade da espuma elastomérica de suporte.
[0030] A Figura 4A é uma vista seccional transversal lateral que mostra uma modalidade da espuma elastomérica de suporte com pontos de um adesivo.
[0031] A Figura 4B é uma vista seccional transversal lateral que mostra uma modalidade da espuma elastomérica de suporte com uma camada adesiva.
[0032] A Figura 5 é uma imagem de microscopia eletrônica de varredura (SEM, Scanning Electron Micrograph em inglês) que mostra um primeiro exemplo de espuma elastomérica de suporte com uma única membrana de reforço.
[0033] A Figura 6 é uma imagem de SEM que mostra um segundo exemplo de espuma elastomérica de suporte com membranas de reforço duplas.
[0034] A Figura 7A é uma imagem de SEM que mostra um terceiro exemplo de uma espuma elastomérica de suporte com membranas de reforço duplas.
[0035] A Figura 7B é uma imagem de SEM que mostra a espuma elastomérica de suporte da Figura 7A em mais detalhes.
[0036] A Figura 8 é uma imagem de microscópio que mostra um exemplo de uma espuma elastomérica de suporte com pontos descontínuos de um adesivo.
[0037] A Figura 9 é uma imagem de microscópio que mostra uma vista lateral da espuma elastomérica de suporte e o adesivo descontínuo da Figura 8.
[0038] A Figura 10 é uma vista seccional transversal lateral que mostra uma modalidade de espuma elastomérica de suporte com uma camada adesiva descontínua que está sofrendo compressão.
[0039] Embora o seguinte seja passível de várias modificações e formas alternativas, modalidades específicas foram mostradas por meio de exemplos não limitativos nos desenhos e são descritas em detalhes abaixo. A descrição abrange todas as modificações, equivalentes e alternativas.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[0040] Várias modalidades descritas aqui se referem, de modo geral, a vedantes à secos para proteger uma interface mecânica, por exemplo, em uma estrutura de aeronave ou estrutura comparável. Em modalidades específicas, um vedante à seco pode ser formado de espuma elastomérica de suporte. As espumas elastoméricas adequadas podem limitar a capacidade dos líquidos penetrarem na interface de modo a evitar a corrosão, intrusão de líquidos ou outros problemas. A espuma elastomérica pode ser formada de um material quimicamente inerte para impedir a intrusão de água, combustível de aviação, fluidos hidráulicos (incluindo a base de éster de fosfato), óleos, agentes de degelo ou outros materiais.
[0041] Modalidades específicas da espuma elastomérica de suporte incluem uma matriz elastomérica que inclui um elastômero que define uma região de espuma e uma região de reforço. A região de reforço inclui uma camada porosa definida por uma rede interconectada de poros em um material poroso ou microporoso, onde os poros são pelo menos parcialmente incorporados no elastômero. De acordo com várias modalidades, a camada porosa pode ser incorporada no elastômero até que o elastômero penetre uma espessura da camada porosa, mesmo que nem todos os poros sejam enchidos com o elastômero.
De acordo com algumas modalidades, a camada porosa pode ser totalmente incorporada no elastômero até que todos os poros estejam preenchidos com o elastômero.
De acordo com várias modalidades, a camada porosa pode ser um polímero poroso ou fluoropolímero, por exemplo, uma membrana porosa, tal como uma membrana de politetrafluoretileno expandido (ePTFE), um tecido, não tecido ou outra camada porosa adequada.
De acordo com algumas modalidades, a camada porosa pode ser uma camada de fibra de vidro porosa, por exemplo, um tecido de fibra de vidro ou um não tecido de fibra de vidro.
A região de espuma é formada pelo elastômero e uma pluralidade de células fechadas preenchidas de gás no elastômero.
A região de reforço e a região de espuma são conectadas por meio do elastômero, formando uma estrutura compósita.
A região de reforço confere maior resistência à estrutura geral da espuma elastomérica de suporte, enquanto que a região de espuma é operável para contrair sob carga para conferir capacidades de vedação com uma elevada faixa de trabalho, isto é, ser capaz de vedar um vão em uma interface em uma ampla pressão de aperto ou entre superfícies irregulares.
[0042] A invenção pode ser melhor compreendida com referência às figuras, nas quais partes iguais têm numeração similar.
[0043] A Figura l é uma vista seccional transversal lateral de uma modalidade da espuma elastomérica de suporte
100. A espuma elastomérica 100 é formada por uma matriz elastomérica 102 que inclui uma região de reforço 104 e uma região de espuma 106. Conforme mostrado aqui, a região de espuma 106 é posicionada adjacente a e acima da região de reforço 104, no entanto, as regiões de espuma e de reforço podem, em geral, adotar qualquer configuração adequada uma em relação à outra, por exemplo, com a região de reforço no lado superior ou inferior da região de espuma, incorporada na região de espuma ou como uma das várias regiões de reforço imprensadas ou posicionadas em profundidades variadas na região de espuma. A região de reforço 104 inclui uma camada porosa geralmente formada por um polímero, opcionalmente na forma de uma membrana polimérica que tem uma rede de poros, opcionalmente uma matriz interconectada de nós e fibrilas, ou apenas fibrilas, na qual um elastômero que forma a matriz elastomérica 102 está pelo menos parcialmente incorporado. A região de espuma 106 é expandida por meio de uma série de vazios de células fechadas e preenchidos de gás 108 no elastômero formado por meio de um agente formador de espuma ou em um precursor elastomérico que forma a matriz elastomérica.
Em algumas modalidades, o agente formador de espuma usado para expandir a região de espuma é misturado com o elastômero e é formado de partículas que são maiores do que o tamanho de poro da camada porosa posicionada na região de reforço 104. Assim, o agente formador de espuma é, em geral, excluído da região de reforço 104, impedindo a expansão dos vazios 108 dentro da região de reforço.
Assim, embora os vazios 108 possam encostar na região de reforço 104, a região de reforço permanecerá substancialmente desprovida de grandes vazios formados pelo agente formador de espuma.
Os vazios de células fechadas e preenchidos de gás podem variar de tamanho de acordo com o agente formador de espuma selecionado.
De acordo com algumas modalidades, os vazios têm um tamanho médio de célula que varia a partir de diâmetros de cerca de 5 um a 700 um, conforme medido pela seção transversal da SEM. /De acordo com determinadas modalidades, o tamanho médio de célula dos vazios 108, em diâmetro, pode variar a partir de 5 um a 100 um ou a partir de 5 um a 50 um.
Agentes formadores de espuma adequados podem incluir esferas poliméricas expansíveis termicamente ativadas, agentes de enchimento de esferas ocas, agentes formadores de espuma químicos termicamente ativados, agentes formadores de espuma por injeção de gás ou similar.
[0044] Uma espessura total 114 da espuma elastomérica de suporte 100 pode incluir uma primeira espessura 110 que corresponde à região de reforço 104 e uma segunda espessura 112 que corresponde à região de espuma 106. De acordo com determinadas modalidades, a espessura total 114 em uma pressão de cerca de 0,5 kPa pode variar a partir de cerca de 100 um a cerca de 2000 um (2,0 mm), por exemplo, a partir de 200 um a 600 um ou a partir de 220 um a 380 um. A proporção entre a primeira espessura 110 da região de reforço 104 e a espessura total 114 pode, opcionalmente, variar a partir de 1 % a 50% da espessura total, por exemplo, a partir de 2 % a 20 % ou a partir de 4 % a 8 &%.
[0045] De acordo com algumas modalidades, a região de reforço 104 inclui uma membrana de fluoropolímero. Em algumas modalidades específicas, a região de reforço inclui uma membrana de politetrafluoretileno expandido (ePTFE). Tais membranas de ePTFE são, vantajosamente, fortes e quimicamente resistentes, ao mesmo tempo em que são suficientemente porosas para absorver um elastômero líquido ou precursor elastomérico para formar a matriz elastomérica
102. Em algumas modalidades específicas, uma membrana de ePTFE adequada pode ter uma espessura da ordem de 1 um a 100 um, por exemplo, 4 um a 40 um, ou cerca de 34 um, uma densidade da ordem de 0,02 a 1,5 g/cm?à, por exemplo 0,1 a 0,5 g/cm? ou cerca de 0,27 g/cm?º, uma porosidade na ordem de % a 98 %, por exemplo, 80-95 %, ou cerca de 88 %, e resistências à tração da matriz de 30 MPa a 1500 MPa, por exemplo, a partir de 240 MPa a 440 MPa, ou pelo menos 320 MPa em uma primeira direção e pelo menos 30 MPa a 1500 MPa, por exemplo, a partir de 130 MPa a 350 MPa, ou pelo menos 160 MPa em uma segunda direção.
As resistências à tração da matriz descritas aqui se referem às direções ortogonais do filme definidas por referência apenas à área seccional transversal do polímero, não à estrutura de poros ou à área seccional transversal total.
Em geral, as resistências à tração da matriz se referem à resistência em uma direção de força máxima e à resistência em uma direção ortogonal a esta máxima.
De acordo com várias modalidades, as membranas de ePTFE adequadas podem variar, quanto à espessura, em até cerca de 8 um ou mais finas, com as densidades variando de forma decrescente até cerca de 0,18 g/cm?º: Membranas de ePTFE adequadas podem ser produzidas, de acordo com modalidades, conforme os métodos discutidos, por exemplo, na Patente dos Estados Unidos Nº 3,953,566, a qual é aqui incorporada por referência. Em modalidades alternativas, a região de reforço 104 pode incluir uma camada porosa diferente de ePTFE, tal como uma membrana polimérica porosa alternativa, um tapete fibroso tecido ou não tecido, um tecido ou não tecido de fibra de vidro ou similar. Por exemplo, em algumas modalidades, a região de reforço 104 é um tecido de poliéter- éter-cetona (PEEK). Um tecido de PEEK adequado é uma malha de PEEK resistente a produtos químicos de alta temperatura, tal como a malha de PEEK, parte no. 9289T12 (McMaster-Carr, Santa Fe Springs, CA), a qual é formada de plástico de PEEK em uma malha tecida de um fio plástico que tem um diâmetro de 60 a 80 um, por exemplo, a partir de cerca de 65 a 75 um ou cerca de 71 um, e uma área de abertura 12 a 32 %, por exemplo, 15 a 29 % ou aproximadamente 22 %. No entanto, vários outros tecidos de PEEK, não tecidos ou outras camadas poliméricas porosas similares podem ser usados.
[0046] De acordo com algumas modalidades, a espuma elastomérica de suporte 100 pode ser empilhada juntamente com elementos de espuma adicionais ou com espaçadores para vedar uma interface se a espuma apenas não for suficientemente espessa para abranger a interface. Por exemplo, a primeira e/ou a segunda face 120, 118 da espuma elastomérica de suporte 100 podem ser conectadas com espaçadores, arruelas ou com compósitos de espuma elastomérica adicionais. Em alguns casos, as primeira ou segunda faces 120, 118 podem ser tratadas, por exemplo, com adesivo ou outro material, para melhorar a conexão entre a espuma elastomérica e um componente vedado.
[0047] A Figura 2 é uma vista seccional transversal lateral que mostra etapas exemplificativas para gerar uma espuma elastomérica de suporte. De acordo com algumas modalidades, uma camada porosa 204, a qual se tornará a região de reforço na espuma elastomérica de suporte finalmente formada, é fornecida ou preparada com uma microestrutura porosa e combinada com uma mistura elastomérica líquida 202 em uma primeira etapa do processo 200a. A camada porosa 204 pode ser colocada em tensão, por exemplo, dentro de uma estrutura, até que a camada adote um estado plano e isento de pregas antes de ser moldada com a mistura elastomérica líquida 202. A mistura elastomérica líquida 202 pode incluir um agente formador de espuma, oO qual pode ser um agente formador de espuma químico difundido por toda a mistura ou pode ser um agente formador de espuma a seco em pó 206 misturado por todo o elastômero 202. Em algumas modalidades, o agente formador de espuma 206 e o elastômero 202 são misturados em um peso de uma fração em massa alvo de cada componente quando de mistura. O agente formador de espuma 206 pode incluir uma combinação de diferentes agentes formadores de espuma que têm diferentes propriedades, por exemplo, agentes formadores de espuma concebidos para produzir cavidades de gás de tamanhos diferentes. Se uma segunda região de reforço for usada para a espuma elastomérica de suporte específica, uma segunda camada porosa pode ser tensionada e, então, colocada sobre a mistura elastomérica líquida 202 e deixada moldar com a mistura elastomérica líquida até que a mistura elastomérica líquida tenha sido incorporada nos poros da segunda camada porosa.
[0048] A mistura elastomérica líquida 202 é moldada com a camada porosa tensionada 204 e deixada umedecer ou encher parte ou toda a camada porosa até que a camada porosa tenha sido pelo menos parcialmente incorporada (isto é, enchida) com elastômero, isto é, até pelo menos alguns poros em toda a espessura da camada porosa sejam enchidos com a mistura elastomérica (deixando poucas ou nenhuma bolsa de gás isolada na estrutura porosa da camada de reforço), absorvidos de forma orbital (neste caso, nenhum gás permanece nos poros da camada porosa 204). Uma vez montada, a(s região(s) de reforço e a camada elastomérica líquida são opcionalmente definidas para uma espessura predeterminada através de qualquer combinação adequada de etapas de processamento incluindo, porém sem limitações, o método de revestimento selecionado (por exemplo, laminação, escovação, pulverização), remoção de elastômero líquido (por exemplo, ao passar o conjunto por um paquímetro) ou parâmetros de processo (por exemplo, velocidade de linha, paquímetro, etc.). A composição é, então, submetida a um primeiro ciclo de aquecimento para formação de espuma 208 para ativar o agente formador de espuma 206 em uma segunda etapa de processo 200b.
Os parâmetros específicos do ciclo de aquecimento para formação de espuma 208 também podem ter um impacto sobre a espessura final da composição, dependendo da concentração do agente formador de espuma usado e do grau e duração da exposição ao calor.
Dependendo do agente formador de espuma escolhido, o primeiro ciclo de aquecimento 208 pode ser pulado ou conduzido em temperatura ambiente, isto é, para um agente formador de espuma de contato ou de temperatura ambiente ou quando o agente formador de espuma é operável para ativar totalmente em uma temperatura de cura para toda a espuma de suporte.
Em algumas modalidades, um ciclo de aquecimento específico pode ser necessário para ativar o agente formador de espuma 206. Por exemplo, em alguns casos, o conjunto pode ser submetido a ciclo de aquecimento em uma temperatura de 125 a 175 ºC, por exemplo, a cerca de 150 ºC durante 1 a 10 minutos.
De acordo com algumas modalidades, o primeiro ciclo de aquecimento para formação de espuma 208 pode curar pelo menos parcialmente a matriz elastomérica. Em algumas modalidades, vários parâmetros do ciclo de aquecimento para formação de espuma 208 podem ser ajustados para manter pelo menos um grau de mobilidade no elastômero parcialmente curado durante o processo de formação de espuma a fim de evitar trincas, deformações ou outros problemas.
[0049] Uma vez que a mistura elastomérica líquida foi expandida por meio do agente formador de espuma 206 incorporado, o elastômero pode ser curado no lugar por meio de um ciclo térmico de cura 210 para solidificar a mistura elastomérica em uma matriz de espuma elastomérica em uma terceira etapa de processo 200c. Dependendo do agente formador de espuma específico e da mistura elastomérica líquida escolhida, a etapa de cura pode não requerer temperaturas acima da temperatura ambiente. No entanto, em alguns casos, a etapa de cura pode requerer uma ação diferente, orientada pelo elastômero específico, tal como exposição a UV. De acordo com algumas modalidades, a etapa de cura pode incluir aquecimento da mistura líquida para uma temperatura de cura de aproximadamente 75 ºC a 125 ºC por 5 a 180 minutos. Em modalidades alternativas, múltiplas membranas podem ser adicionadas para criar várias regiões de reforço, por exemplo, regiões de reforço em ambos os lados do compósito, conforme discutido com referência à Figura 3.
[0050] A Figura 3 é uma vista seccional transversal lateral que mostra uma segunda modalidade da espuma elastomérica de suporte 300 com regiões de reforço duplas 304, 306. Cada região de reforço 304, 306 é formada de uma maneira similar à região de reforço 104 discutida acima com referência à Figura l1, com uma região de espuma intermediária 308 similar à região de espuma 106. Uma matriz elastomérica 302 penetra em ambas as regiões de reforço 304, 306 e em toda a região de espuma 308. A região de espuma 308 é expandida por vazios de células fechadas e cheios de gás 310, 312, similar aos vazios 108 descritos acima com referência à Figura 1. Particularmente, os vazios 310, 312 podem incluir vazios de tamanhos diferentes, os quais podem ser formados usando diferentes agentes formadores de espuma misturados juntamente com o elastômero. Conforme mostrado, vazios maiores 310 podem ser intercalados com vazios menores
312. Uma mistura de vazios maiores e menores 310, 312 pode ser usada para promover uma expansão mais completa da região de espuma 308 causada pela série de vazios maiores e menores, os quais se orientam naturalmente para formar uma estrutura compactada à medida que os vazios interagem durante a expansão. Uma espessura total 324 da matriz elastomérica 302 inclui as respectivas primeira e segunda espessuras 318, 320 das primeira e segunda regiões de reforço 304, 306 e uma terceira espessura 322 da região de espuma 308. De acordo com algumas modalidades, as primeira e segunda espessuras 318, 320 podem variar a partir de cerca de 1 um a 100 um, por exemplo, 4 um a 40 um ou cerca de 34 um. De acordo com algumas modalidades específicas, a espessura total 324 pode variar a partir de cerca de 100 um a cerca de 2000 um. De acordo com algumas modalidades, as primeira ou segunda faces 316, 314 da espuma elastomérica de suporte 300 pode ser conectada com espaçadores, arruelas ou com compósitos de espuma elastomérica adicionais para uma espessura total passível de proteção pela espuma elastomérica de suporte. Em alguns casos, as primeira ou segunda faces 316, 314 pode ser tratada, por exemplo, com adesivo ou outro material para melhorar a conexão entre a espuma elastomérica e um componente vedado.
[0051] A Figura 4A é uma vista seccional transversal lateral que mostra uma modalidade da espuma elastomérica de suporte 400A com pontos de várias regiões adesivas 412. A espuma elastomérica de suporte 400A inclui uma matriz elastomérica 402 composta de uma região de reforço 404 e uma região de espuma 406 que contém vazios de células fechadas
408 por toda parte de acordo com modalidades e conforme descrito acima. As regiões adesivas 412 podem ser impressas, fundidas ou de outra forma depositadas individualmente ao longo de qualquer superfície 410 adequada da espuma elastomérica de suporte 400A, incluindo adjacente à região de reforço 404, adjacente à região de espuma 406, ou ambos. Em modalidades alternativas de espumas elastoméricas de suporte que empregam duas regiões de reforço intercaladas entre uma região de espuma, as regiões adesivas 412 podem ser posicionadas adjacentes a uma ou ambas as regiões de reforço. Em uso, as regiões adesivas 412 são prensadas contra a matriz elastomérica 402 quando a espuma elastomérica de suporte 400A é comprimida, de modo que as regiões adesivas e a matriz elastomérica são mantidas aproximadas uma da outra e com uma superfície de interface. Mesmo que pequenas bolsas de ar formem regiões adesivas 412 diretamente adjacentes, o espaço intermediário entre as regiões adesivas inibirá a intrusão transversal de líquidos ao longo da espuma elastomérica 400A de suporte. Assim, a intrusão de líquidos é inibida ou impedida, no máximo para todas as regiões adesivas 412, impedindo o ataque químico das regiões adesivas.
[0052] Modalidades de espumas elastoméricas de suporte também podem empregar filmes adesivos ou tratamentos da superfície total. Por exemplo, a Figura 4B é uma vista seccional transversal lateral que mostra uma modalidade da espuma elastomérica de suporte 400B com camadas adesivas 414 que cobrem uma superfície inteira 410 da espuma elastomérica de suporte. As camadas adesivas 414 podem ser impressas, fundidas ou de outra forma depositadas ao longo de qualquer superfície 410 adequada da espuma elastomérica de suporte 400B, incluindo adjacente à região de reforço 404, adjacente à região de espuma 406, ou ambos. Em modalidades alternativas de espumas elastoméricas de suporte que empregam duas regiões de reforço intercaladas entre uma região de espuma, as camadas adesivas 414 podem ser posicionadas adjacentes a uma ou ambas as regiões de reforço. De acordo com algumas modalidades, um adesivo pode ser aplicado a uma face inteira de espuma elastomérica de suporte através de uma fita de transferência, laminação ou outros meios comparáveis. Um adesivo adequado é ARSEAL 8026 (Adhesives Research, Glen Rock, PA), o qual pode ser aplicado por meio de uma fita de transferência, por meio de pressão manual firme ou pressão de laminação.
[0053] Modalidades de espumas elastoméricas de suporte são mostradas em detalhes em imagens de microscopia eletrônica de varredura (SEM) reproduzidas nas Figuras 5-7.
[0054] A Figura 5 é uma primeira imagem de SEM (micrografia eletrônica de varredura) 500 que mostra um primeiro exemplo de espuma elastomérica de suporte 502 com uma única região de reforço 510 e uma região de espuma 506. A região de espuma 506 contém muitos espaços vazios cheios de gás 508 que enchem a maior parte da espessura total 514 da espuma elastomérica de suporte 502. Uma primeira espessura 510 da região de reforço 504 é aproximadamente 25 UM, a espessura total 514 da espuma elastomérica de suporte 502 é aproximadamente 270 um e uma segunda espessura 512 da região de espuma 506 é aproximadamente 245 um.
[0055] A Figura 6 é uma segunda imagem de SEM 600 que mostra um segundo exemplo de espuma elastomérica de suporte 602 com ampliação de 250X com regiões de reforço duplas 604, 606 intercaladas entre uma região de espuma 608. Conforme descrito acima, a região de espuma 608 contém muitos vazios cheios de gás 610 por toda parte. As regiões de reforço 604, 606 são definidas pelas primeira e segunda espessuras 612, 614 de aproximadamente 50 e 52 um, respectivamente. Uma terceira espessura 616 da região de espuma 608 é aproximadamente 275 um, resultando em uma espessura total 618 da espuma elastomérica de suporte 602 de cerca de 377 um.
[0056] As Figuras 7A e 7B mostram vistas diferentes de um terceiro exemplo de espuma elastomérica de suporte 702. A Figura 7A é uma terceira imagem de SEM 700A que mostra a espuma elastomérica de suporte 702 com regiões de reforço duplas 704, 706 intercaladas entre uma região de espuma 708 que contém muitos vazios cheios de gás 710. A Figura 7B é uma quarta imagem de SEM 700B que mostra a espuma elastomérica de suporte 702 da Figura 7A em mais detalhes, na qual as primeira e segunda espessuras 712, 714 das primeira e segunda regiões de reforço 702, 706 são visíveis (aproximadamente 45 um). Uma terceira espessura 716 da região de espuma 708 é de aproximadamente 368 um, as primeira, segunda e terceira espessuras adicionam a uma espessura total 718 da espuma elastomérica de suporte 702 aproximadamente 377 um.
[0057] Conforme discutido acima com referência às Figuras 4A e 4B, uma camada adesiva pode ser aplicada a uma ou ambas as faces de uma vedação compressível para auxiliar na colocação da vedação durante a fabricação de um conjunto. De acordo com várias modalidades, a camada adesiva pode ser aplicada a uma vedação compressível formada por uma espuma elastomérica, tais como as espumas elastoméricas de suporte descritas acima; ou uma vedação formada a partir de outro material compressível adequado.
O uso de um adesivo com a vedação pode oferecer vantagens durante a instalação, por exemplo, ao permitir que um técnico fixe a vedação em um local de montagem onde possa haver falhas e, em seguida, fixe uma superfície correspondente à vedação e aperte os elementos de fixação.
Conforme mostrado na Figura 4A, um adesivo descontínuo (412) pode ser adicionado para obter estas vantagens sem comprometer a compatibilidade com líquidos da vedação.
No caso de uma camada adesiva contínua (por exemplo, camada adesiva 414 mostrada na Figura 4B), as bordas da(s) camada(s) adesiva(s) e a espuma elastomérica são expostas ao fluido de desafio.
Se o adesivo tiver menos compatibilidade química do que a espuma elastomérica, oO adesivo pode permitir umedecimento na interface, permitindo que o fluido de desafio penetre na camada adesiva, dissolvendo a camada adesiva no fluido e sendo substituído pelo fluido ou outros mecanismos.
Em contraste, usando uma camada adesiva descontínua (por exemplo, regiões adesivas 412, conforme mostrado na Figura 4A), uma espuma elastomérica em uma interface vedada formará uma vedação estanque a líquidos ao fluido de desafio, uma vez que a espuma a granel é quimicamente estável no fluido de desafio.
Portanto, apenas seções distintas de adesivo expostas na borda da vedação permitirão o ingresso de fluido e a espuma elastomérica a granel permitirá que o adesivo seja protegido do fluido. De acordo com várias modalidades, qualquer espuma elastomérica adequada, conforme descrito aqui, pode ser combinada com um adesivo de superfície para fixar a espuma elastomérica quando usada para vedar uma interface. De acordo com algumas modalidades alternativas, regiões adesivas descontínuas podem ser aplicadas a outros tipos de vedantes à seco compressíveis que não as espumas elastoméricas de suporte, por exemplo, vedantes de borracha compressíveis, juntas, espumas ou similar. De acordo com algumas modalidades, a espuma elastomérica pode incluir regiões adesivas descontínuas aplicadas, isto é, "pontos" adesivos, conforme descrito acima em relação à Figura 4. Exemplos específicos de regiões adesivas descontínuas, e seu uso em uma operação de vedação, são descritos abaixo com referência às Figuras 8-10.
[0058] A Figura 8 é uma imagem da superfície superior 800 de uma vedação 802 tirada com uma ampliação de 10X. Um adesivo 804 com padrão de pontos sensível à pressão é aderido a uma superfície voltada para a vedação 802. O adesivo 804 com padrão de pontos mostra cada "ponto" de adesivo como tendo um diâmetro de cerca de 0,97 mm e um espaçamento de ponta a ponta de cada ponto para o próximo ponto mais próximo cerca de 2,19 mm. De acordo com modalidades, a vedação 802 é uma espuma elastomérica de suporte que tem duas regiões de reforço que estão intercaladas entre uma região de espuma; no entanto, o adesivo descontínuo e padronizado 804 pode ser aplicado de maneira similar a qualquer espuma elastomérica adequada (por exemplo, com uma região de reforço) ou a um material de vedação compressível alternativo. A configuração do adesivo padronizado 804 pode ser caracterizada em termos de diâmetros dos pontos 808 e larguras de células unitárias 810, e a porcentagem de cobertura da vedação 802 pode ser determinada a partir destes valores de acordo com a equação a seguir, onde U representa a largura da célula unitária 810 e D representa a largura do "ponto". C= Eos (Para "pontos" circulares) C= & (Para "pontos" quadrados) Equação 1: Cobertura Proporcional
[0059] A Figura 9 é uma imagem de uma seção transversal de uma espuma elastomérica de suporte 900 (que corresponde à espuma 800 da Figura 8) com uma região adesiva descontínua 908, tirada com uma ampliação de 57X. Para a seção transversal, a amostra foi cortada com uma lâmina de aço imersa em nitrogênio líquido em um esforço para preservar a superfície da seção transversal antes de imagiologia. A espuma elastomérica de suporte 900 para esta amostra inclui duas regiões de reforço 902, 906, uma em cada face, e um adesivo descontínuo e sensível à pressão 908 com padrão de pontos em uma destas faces.
Cada uma das duas regiões de suporte 902, 906 usa uma camada porosa de ePTFE que tem uma espessura inicial de cerca de 16 um e uma densidade inicial de cerca de 0,28 g/cmº.
Um elastômero de perfluoropoliéter, SIFEL 2618, foi selecionado como elastômero e misturado com esferas poliméricas expansíveis EXPANCEL 920 DU 20 como um agente formador de espuma em uma proporção de mistura de 6,5:01 (13:02) em massa.
A mistura foi incorporada em ambas as camadas porosas de ePTFE nas regiões de reforço 902, 906 e retirada com um paquímetro de 0,076 mm antes de ser termicamente tratada a 150 ºC durante 10 minutos para ativar o agente formador de espuma e iniciar a cura do elastômero.
O compósito foi, então, termicamente tratado a 100 “*C por 60 minutos para concluir a cura e formar a espuma elastomérica de suporte 900. Um padrão de adesivo sensível à pressão foi aplicado à espuma elastomérica de suporte 900 usando uma chapa de aço inoxidável com cerca de 0,025 mm de espessura com um padrão de orifícios através dos quais o adesivo descontínuo 908 foi aplicado.
O adesivo específico usado neste padrão foi PSA-l16 (Silicone Solutions, Ltda., Cuyahoga Falis, OH, EVA). O adesivo PSA-l16 inclui uma mistura de duas partes e foi preparado ao misturar as duas partes, parte A e parte B, em uma proporção de 16:01 em massa.
O PSA-l6 misturado foi aplicado por cima da chapa de aço e a espuma de elastômero de suporte sob o aço foi seletivamente revestida com o adesivo líquido. A espuma elastomérica 900 revestida com adesivo foi, então, termicamente tratada a 125 ºC por 75 minutos para curar o adesivo. As dimensões finais da espuma elastomérica revestida com adesivo 900 incluem espessuras da região de reforço 910, 912 das regiões de reforço 902, 906 de cerca de 12 a 13 um; e uma espessura de região de espuma 914 de cerca de 251 um. 0O adesivo descontínuo 908 tem uma espessura 916 de cerca de 30 um. Em uso, a espuma elastomérica revestida com adesivo 900 pode se deformar sob pressão, de modo que o adesivo descontínuo 908 seja circundado pela matriz elastomérica, impedindo Oo ingresso de fluido no adesivo, conforme mostrado abaixo com referência à Figura 10.
[0060] A Figura 10 mostra uma vista seccional transversal lateral que mostra uma modalidade da espuma elastomérica de suporte 1002 com regiões adesivas descontínuas 1012, 1014 que está sofrendo compressão. Em uma primeira configuração não comprimida 1000a, a espuma elastomérica de suporte 1002 está posicionada entre, mas não é contatada por, duas superfícies rígidas 1020, 1022. A espuma elastomérica de suporte 1002 inclui uma região de reforço 1004 posicionada ao longo de um lado e uma região de espuma 1006 posicionada ao longo de um lado oposto, com vazios 1008 formados em toda a região de espuma para conferir compressibilidade. Um primeiro conjunto de regiões adesivas descontínuas 1012 está localizado sobre uma primeira superfície 1016 da espuma elastomérica de suporte 1002 e um segundo conjunto de regiões adesivas descontínuas 1014 está localizado sobre uma segunda superfície 1018 da espuma elastomérica de suporte. Antes de compressão, cada região de reforço 1004 e região de espuma 1006 têm espessuras iniciais 1032a, 1034a que totalizam uma espessura total inicial 1030a.
[0061] Quando a espuma elastomérica de suporte 1002 é comprimida, em uma segunda configuração comprimida 1000b, porções das primeira e segunda superfícies 1016, 1018 são prensadas em contato com as primeira e segunda superfícies rígidas 1020, 1022, enquanto que pequenas bolsas 1036 são formadas em torno de cada uma das regiões adesivas 1006 ao comprimir a espuma elastomérica. O contato entre as primeira e segunda superfícies 1016, 1018 e as primeira e segunda superfícies rígidas 1020, 1022 cria uma vedação contra a intrusão de líquidos ao longo destas superfícies. Após a compressão, cada região de reforço 1004 e região de espuma 1006 têm espessuras comprimidas 1032b, 1034b, totalizando uma espessura total comprimida 1030b que é menor do que a espessura inicial não comprimida 1030a. Em geral, a região de espuma 1006 comprime em um grau maior do que a região de reforço 1004.
[0062] Detalhes adicionais sobre a invenção são descritos em conjunto com os exemplos a seguir.
EXEMPLOS DE ESPUMA ELASTOMÉRICA SUPORTADAS Exemplo 1
[0063] De acordo com um primeiro exemplo, a espuma elastomérica de suporte foi formada usando uma única camada porosa de ePTFE com uma espessura inicial de cerca de 34 um e uma densidade de cerca de 0,27 g/cm?º para formar uma região de reforço que suporta uma região de espuma sobre um lado. Um elastômero de perfluoropoliéter, SIFEL 2618 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltda., Tóquio, JP), foi selecionado como elastômero e misturado com esferas poliméricas expansíveis EXPANCEL 951 DU 120 (Expancel, Sundsvall, Suécia) como o agente formador de espuma em uma proporção de mistura de 15:01 em massa. A mistura foi incorporada na camada porosa de ePTFE e retirada com um paquímetro de 1,321 mm antes de ser termicamente tratada a 150 ºC por 10 minutos para ativar o agente formador de espuma. Uma vez expandido, o compósito foi curado a 100 ºC por 60 minutos.
Exemplo 2
[0064] De acordo com um segundo exemplo, uma espuma elastomérica de suporte foi formada usando uma única camada porosa de ePTFE que tem uma espessura inicial de cerca de 34 Um e uma densidade de cerca de 0,27 g/cm?º de modo a formar uma região de reforço que suporta uma região de espuma sobre um lado. Um elastômero de perfluoropoliéter, SIFEL 2618 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltda., Tóquio, JP), foi selecionado como elastômero e misturado com esferas poliméricas expansíveis EXPANCEL 920 DU 20 (Expancel, Sundsvall, Suécia) como agente formador de espuma em uma proporção de mistura de 10:01 em massa. A mistura foi incorporada na camada porosa de ePTFE e retirada com um paquímetro de 0,229 mm antes de ser termicamente tratada a 150 ºC por 10 minutos para ativar o agente formador de espuma. Uma vez expandido, o compósito foi curado a 100 ºC por 60 minutos.
Exemplo 3
[0065] De acordo com um terceiro exemplo, uma espuma elastomérica de suporte foi formada usando uma única camada porosa de ePTFE que tem uma espessura inicial de cerca de 34 um e uma densidade de cerca de 0,27 g/cm? de modo a formar uma região de reforço que suporta uma região de espuma sobre um lado. Um elastômero de perfluoropoliéter, SIFEL 2618 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltda., Tóquio, JP), foi selecionado como elastômero e misturado com uma combinação de esferas poliméricas expansíveis EXPANCEL 951 DU 120 e EXPANCEL 920 DU 40 (Expancel, Sundsvall, Suécia) como agente formador de espuma em uma proporção de mistura de 10:01 em massa. A proporção de 951 DU 120 para 920 DU 40 foi de 1:2 em massa. A mistura foi incorporada na camada porosa de ePTFE e retirada com um paquímetro de 0,178 mm antes de ser termicamente tratada a 150 ºC por 10 minutos para ativar o agente formador de espuma. Uma vez expandido, o compósito foi curado a 100 ºC por 60 minutos. Exemplo 4
[0066] De acordo com um quarto exemplo, uma espuma elastomérica de suporte foi formada usando uma única camada porosa de ePTFE que tem uma espessura inicial de cerca de 34 um e uma densidade de cerca de 0,27 g/cm?º de modo a formar uma região de reforço que suporta uma região de espuma sobre um lado. Um elastômero de silicone, SS-156 (Silicone Solutions, Ltda., Cuyahoga Falis, OH, EUA) foi selecionado como elastômero e misturado com esferas poliméricas expansíveis EXPANCEL 920 DU 20 (Expancel, Sundsvall, Suécia) como agente formador de espuma em uma proporção de mistura de 10:01 em massa. A mistura foi incorporada na camada porosa de ePTFE e retirada com um paquímetro de 0,229 mm antes de ser termicamente tratada a 150 ºC por 10 minutos para ativar o agente formador de espuma. Uma vez expandido, o compósito foi curado a 110 ºC por 30 minutos. Exemplo 5
[0067] De acordo com um quinto exemplo, uma espuma elastomérica de suporte foi formada usando uma única camada porosa de ePTFE que tem uma espessura inicial de cerca de 34 um e uma densidade de cerca de 0,27 g/cm?º de modo a formar uma região de reforço que suporta uma região de espuma sobre um lado. Um elastômero de silicone, SS-2600 (Silicone Solutions, Ltda., Cuyahoga Falis, OH, EUA) foi selecionado como elastômero, o qual inclui um agente formador de espuma pré-misturado. A mistura foi incorporada na camada porosa de ePTFE e retirada com um paquímetro de 1.321 mm. o conjunto moldado foi deixado transformar em espuma e curado em temperatura ambiente durante 120 minutos.
Exemplo 6
[0068] De acordo com um sexto exemplo, uma espuma elastomérica de suporte foi formada usando uma única camada porosa de ePTFE com uma espessura inicial de cerca de 8 um e uma densidade de cerca de 0,18 g/cm?º para formar uma região de reforço que suporta uma região de espuma sobre um lado. Um elastômero de perfluoropoliéter, SIFEL2618 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltda., Tóquio, JP), foi selecionado como elastômero e misturado com uma combinação de esferas poliméricas expansíveis EXPANCEL 951 DU 120 e EXPANCEL 920 DU 40 (Expancel, Sundsvall, Suécia) como agente formador de espuma em uma proporção de mistura de 10:01 em massa. A proporção de 951 DU 120 para 920 DU 40 foi de 1:2em massa. A mistura foi incorporada na camada porosa de ePTFE e retirada com um paquímetro de 0,178 mm antes de ser termicamente tratada a 150 ºC durante 10 minutos para ativar o agente formador de espuma. Uma vez expandido, o compósito foi curado a 100 ºC por 60 minutos. Exemplo 7
[0069] De acordo com um sétimo exemplo, uma espuma elastomérica de suporte foi formada usando uma camada porosa tecida de poliéter-éter-cetona (PEEK) com uma espessura inicial de cerca de 71 um e uma área aberta de aproximadamente 22 % para formar uma região de reforço que suporta uma região de espuma sobre um lado. Um elastômero de perfluoropoliéter, SIFEL 2618 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltda., Tóquio, JP), foi selecionado como elastômero e misturado com esferas poliméricas expansíveis EXPANCEL 951 DU 120 (Expancel, Sundsvall, Suécia) como agente formador de espuma em uma proporção de mistura de 15:01 em massa. À mistura foi incorporada na camada porosa e retirada com um paquímetro de 1,321 mm antes de ser termicamente tratada a
150 ºC durante 10 minutos para ativar o agente formador de espuma. Uma vez expandido, o compósito foi curado a 100 “ºC durante 60 minutos. Um revestimento liberável foi aplicado ao compósito antes de ambos os ciclos de aquecimento, sob a camada porosa na região de reforço, para impedir que a mistura líquida gotejasse através da camada porosa antes de ser curada. Exemplo 8
[0070] De acordo com um oitavo exemplo, uma espuma elastomérica de suporte foi formada usando duas camadas porosas de ePTFE, cada uma com uma espessura inicial de cerca de 8 um e uma densidade de cerca de 0,18 g/cm? para formar duas regiões de reforço que suportam uma região de espuma sobre ambos os lados em uma configuração em sanduíche. Um elastômero de perfluoropoliéter, SIFEL 2618 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltda., Tóquio, JP), foi selecionado como elastômero e misturado com uma combinação de esferas poliméricas expansíveis EXPANCEL 951 DU 120 e EXPANCEL 920 DU 40 (Expancel, Sundsvall, Suécia) como agente formador de espuma em uma proporção de mistura de 10:01 em massa. A proporção de 951 DU 120 para 920 DU 40 foi de 1:2 em massa. À mistura foi incorporada em ambas as camadas porosas de ePTFE e retirada com um paquímetro de 0,178 mm antes de ser termicamente tratada a 150 ºC por 10 minutos para ativar Oo agente formador de espuma. Uma vez expandido, o compósito foi curado a 100 ºC por 60 minutos. Exemplo 9
[0071] De acordo com um nono exemplo, uma espuma elastomérica de suporte foi formada usando duas camadas porosas de ePTFE, cada um tendo uma espessura inicial de cerca de 34 um e uma densidade de cerca de 0,27 g/cm?º de modo a formar duas regiões de reforço que suportam uma região de espuma sobre ambos os lados em uma configuração em sanduíche. Um elastômero de perfluoropoliéter, SIFEL 2618 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltda., Tóquio, JP), foi selecionado como elastômero e misturado com esferas poliméricas expansíveis EXPANCEL 920 DU 20 (Expancel, Sundsvall, Suécia) como agente formador de espuma em uma proporção de mistura de 10:01 em massa. A mistura foi incorporada em ambas as camadas porosas de ePTFE e retirada com um paquímetro de 0,229 mm antes de ser termicamente tratada a 150 ºC por 10 minutos para ativar o agente formador de espuma. Uma vez expandido, o compósito foi curado a 100 ºC por 60 minutos.
Exemplo 10
[0072] De acordo com um décimo exemplo, uma espuma elastomérica de suporte foi formada usando duas camadas porosas de ePTFE, cada uma com uma espessura inicial de cerca de 34 um e densidade de cerca de 0,27 g/cm? para formar duas regiões de reforço que suportam uma região de espuma sobre ambos os lados em uma configuração em sanduíche. Um elastômero de silicone, SS-156 (Silicone Solutions, Ltda., Cuyahoga Falis, OH, EUA), foi selecionado como elastômero e misturado com esferas poliméricas expansíveis EXPANCEL 920 DU 20 (Expancel, Sundsvall, Suécia) como agente formador de espuma em uma proporção de mistura de 10:01 em massa. A mistura foi incorporada em ambas as camadas porosas de ePTFE e retirada com um paquímetro de 0,229 mm antes de ser termicamente tratada a 150 ºC por 10 minutos para ativar o agente formador de espuma. Uma vez expandido, o compósito foi curado a 110 ºC por 30 minutos. Exemplo 11
[0073] De acordo com um décimo primeiro exemplo, uma espuma elastomérica de suporte foi formada usando duas camadas porosas de ePTFE, cada uma com uma espessura inicial de cerca de 8 um e densidade de cerca de 0,18 g/cm?º para formar duas regiões de reforço que suportam uma região de espuma sobre ambos os lados em uma configuração em sanduíche. Um elastômero de perfluoropoliéter, SIFEL 2661 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltda., Tóquio, JP), foi selecionado como elastômero e misturado com uma combinação de esferas poliméricas expansíveis EXPANCEL 951 DU 120 e EXPANCEL 920 DU 40 (Expancel, Sundsvall, Suécia) como agente formador de espuma em uma proporção de mistura de 10:01 em massa. À proporção de 951 DU 120 para 920 DU 40 foi de 1:2 em massa. A mistura foi incorporada na camada porosa de ePTFE e retirada com um paquímetro de 0,178 mm antes de ser termicamente tratada a 150 ºC por 10 minutos para ativar o agente formador de espuma. Uma vez expandido, o compósito foi curado a 100 ºC por 60 minutos. Exemplo 12
[0074] De acordo com um décimo segundo exemplo, uma espuma elastomérica de suporte foi formada usando duas camadas porosas de ePTFE, cada um tendo uma espessura inicial de cerca de 34 um e uma densidade de cerca de 0,27 g/cm? de modo a formar duas regiões de reforço que suportam uma região de espuma sobre ambos lados em uma configuração em sanduíche. Um elastômero de silicone, SS-2600 (Silicone Solutions, Ltda., Cuyahoga Falis, OH, EUA), foi selecionado como elastômero, o qual inclui um agente formador de espuma pré-misturado. A mistura foi incorporada em ambas as camadas porosas de ePTFE e retirada com um paquímetro de 1,321 mm. O conjunto moldado foi deixado transformar em espuma e curado em temperatura ambiente por 120 minutos.
Exemplo 13
[0075] De acordo com um décimo terceiro exemplo, uma espuma elastomérica de suporte foi formada usando duas camadas porosas de ePTFE, cada uma com uma espessura inicial de cerca de 34 um e uma densidade de cerca de 0,27 g/cm? para formar duas regiões de reforço que suportam uma região de espuma sobre ambos os lados em uma configuração em sanduíche. Um elastômero de fluorossilicone, FL 60-9201 (Dow Corning Co., Aubum, MI, EUA), foi selecionado como elastômero e misturado com esferas poliméricas expansíveis EXPANCEL 920 DU 20 (Expancel, Sundsvall, Suécia) como agente formador de espuma em uma proporção de mistura de 10:01 em massa. Metil etil cetona (MEK) foi adicionada à mistura elastomérica e agente formador de espuma como solvente, elevando a mistura para 17 % em peso de MEK de modo a reduzir a viscosidade da mistura e facilitar o processo de impregnação dos poros do substrato. A mistura foi incorporada em ambas as camadas porosas de ePTFE e retirada com um paquímetro de 0,229 mm, depois deixada secar por 2 minutos antes de ser termicamente tratada a 150 ºC por 10 minutos para ativar o agente formador de espuma. Uma vez expandido, o compósito foi curado a 100 ºC por 60 minutos.
Exemplo 14
[0076] De acordo com um décimo quarto exemplo, uma espuma elastomérica de suporte foi formada usando uma única camada porosa de ePTFE com uma espessura inicial de cerca de 34 um e uma densidade de cerca de 0,27 g/cm? para formar uma região de reforço que suporta uma região de espuma sobre um lado.
Um elastômero de perfluoropoliéter, SIFEL 2618 (Shin- Etsu Chemical Co., Ltda., Tóquio, JP), foi selecionado como elastômero e misturado com uma combinação de esferas poliméricas expansíveis EXPANCEL 951 DU 120 e EXPANCEL 920 DU 40 (Expancel, Sundsvall, Suécia) como agente formador de espuma em uma proporção de mistura de 10:01 em massa.
A proporção de 951 DU 120 para 920 DU 40 foi de 1:2 em massa.
À mistura foi incorporada na camada porosa de ePTFE e retirada com um paquímetro de 0,178 mm antes de ser termicamente tratada a 150 ºC por 10 minutos para ativar o agente formador de espuma.
Uma vez expandido, o compósito foi curado a 100 ºC por 60 minutos.
O adesivo foi aplicado sobre o lado de suporte do compósito após cura da matriz elastomérica.
Pontos circulares do adesivo PSA-l6 de silicone sensível à pressão (Silicone Solutions, Ltda., Cuyahoga Falis, OH, EUA) foram aplicados como um líquido na face do compósito e depois curados usando calor.
O adesivo líquido foi misturado em uma proporção de base:catalisador de 16:1, aplicado ao compósito e depois aquecido a 150 “ºC por cerca de dois minutos para curar.
[0077] Vários exemplos de espumas elastoméricas de suporte foram descritos acima com referência aos Exemplos 1-
14. Qualquer um dos exemplos discutidos acima pode ser combinado com materiais adesivos, tais como adesivos em pontos, adesivos impressos ou filmes adesivos, para incentivar a ligação às superfícies. Os exemplos de espumas elastoméricas foram testados de acordo com os métodos de teste citados abaixo para determinar atributos físicos, tais como espessuras e densidades de partes, critérios de desempenho, tal como compressibilidade (isto é, deformação compressiva em diferentes tensões aplicadas), e características estruturais internas, tal como a proporção de espessura da camada porosa para a espessura total da estrutura (suporte percentual). Medidas de desempenho selecionadas para os exemplos citados são discutidas abaixo com referência às Tabelas 1-4.
[0078] MÉTODOS DE TESTE
[0079] Espessura, Densidade e Compressão Percentual
[0080] Para testar as métricas de espessura física, densidade e compressão percentual, os procedimentos a seguir foram realizados. Primeiro, cada amostra de espuma elastomérica de suporte foi cortada com um perfurador de 2,263 cm de diâmetro, pesada em uma balança de precisão e, então, colocada sobre uma placa em um analisador mecânico dinâmico INSTRON 5565 (Instron Tool Works, Inc., MA, EUA). Um disco de compressão de 1,786 cm de diâmetro foi colocado por cima da amostra. Foi iniciado um teste de tensão-deformação compressiva onde a cabeça do analisador se move em uma taxa de deformação de 0,06 mm/min até atingir uma carga de 0,74 N. Juntamente com à massa e o tamanho do disco de compressão, isto resultou em uma pressão sobre a amostra de 3,45 kPa. A espessura da amostra foi extraída a 0,48 kPa, logo acima do nível de ruído da célula de carga. Usando esta espessura e a massa anteriormente medida, a densidade de cada amostra foi calculada. Quando o analisador atingiu 0,74 N, compressão da amostra foi continuada em uma taxa de deformação de 0,6 mm/min enquanto se capturava os dados de carga em sua célula de carga para criar uma curva de tensão- deformação. As deformações compressivas na amostra foram extraídas em uma pressão de 1 MPa e 16 MPa para representar esta curva.
[0081] Suporte Percentual
[0082] A espessura relativa de cada região de reforço, em relação à espessura total, foi medida por meio de inspeção visual de uma seção transversal da espuma elastomérica de suporte de acordo com os procedimentos a seguir. Cada amostra foi cortada com uma lâmina de aço imersa em nitrogênio líquido em um esforço para preservar a superfície da seção transversal. Estas amostras cortadas foram montadas em um adesivo e colocadas em um SEM para medição. A espessura total de cada amostra e a espessura total de cada camada de suporte foram medidas. O suporte percentual foi calculado ao dividir a espessura de cada região de reforço pela espessura total de cada amostra. O tamanho dos vazios produzidos na região de espuma de cada amostra pode ser determinado por meio de inspeção visual da superfície seccional transversal, na qual as áreas da seção transversal dos vazios selecionados são visíveis.
[0083] Histerese
[0084] Cada amostra foi cortada com um perfurador até um diâmetro predeterminado de cerca de 8 mm e colocada sobre uma placa em um analisador mecânico dinâmico RS17 (TA Instruments, New Castle, DE, EUA). As amostras foram "carregadas" por compressão para uma deformação alvo (descrita abaixo) enquanto a tensão para gerar uma curva de carregamento de tensão-deformação foi medida. As amostras foram, então, "descarregadas" ao levantar o disco de compressão de volta para sua localização original enquanto se media a tensão para gerar uma curva de descarregamento de tensão-deformação. Tipicamente, as curvas de descarregamento mediam uma tensão desprezível ou nula em uma deformação nominal antes de atingir O % de deformação. A quantidade de deformação compressiva ainda aplicada a uma amostra quando não havia mais tensão compressiva durante a curva de descarregamento foi extraída como uma medida para a amostra. A compressão (Compression Set) é calculada tomando esta medida de deformação de descarregamento e dividindo-a pela deformação compressiva máxima na amostra. A diferença total de energia nas curvas de carregamento e descarregamento foi usada como indicação da quantidade de energia mecânica que pode ser armazenada e retornada por cada amostra, em vez de ser perdida durante compressão cíclica como calor. A energia mecânica total em cada curva de carregamento foi calculada ao aproximar a integral definida entre O % de deformação e o pico de deformação atingido pela amostra. A energia mecânica total em cada curva de descarregamento foi calculada ao aproximar a integral definida entre o pico de deformação atingido pela amostra e a deformação na qual a tensão nula foi atingida (a Compression Set). A energia percentual de deformação mantida foi calculada tomando a integral da curva de descarregamento e dividindo-a pela integral da curva de carregamento.
[0085] Relaxamento de Tensão
[0086] Cada amostra foi cortada com um perfurador com um diâmetro predeterminado de cerca de 8 mm e colocada sobre uma placa no analisador mecânico dinâmico RS17 (TA
Instruments, New Castle, DE, EUA). Cada amostra foi comprimida para uma deformação alvo enquanto se media dinamicamente o módulo do material. Enquanto se mantinha nesta deformação alvo, o módulo do material foi continuamente monitorado durante um período de tempo predefinido antes de descarregar a amostra. A Tensão Percentual Retida foi calculada dividindo o módulo medido cinco minutos depois que a deformação alvo foi atingida pelo módulo medido no momento em que a deformação alvo foi atingida.
[0087] Intrusão/Vedação de Líquidos e Absorção de Peso
[0088] Cada amostra foi cortada com uma matriz em uma prensa para um formato quadrado com um furo centralizado. Esta amostra cortada foi pesada e capturada como uma massa antes de imersão. Cada amostra cortada foi comprimida entre uma placa de aço inoxidável e uma placa de acrílico polido com as mesmas dimensões de área que a amostra. Cada pilha foi mantida junta com um parafuso de máquina e porca. A compressão percentual sobre cada amostra foi calculada ao comparar a medição do micrômetro da altura da pilha sem uma amostra com aquela medida com uma não comprimida e comprimida. Uma vez que as compressões alvo percentuais foram atingidas, cada pilha foi imersa na lateral da placa de vidro em combustível de aviação JP8 e fotografado a partir de cima através do vidro para inspecionar visualmente a penetração de fluido durante um período de 20 horas. Após este período, as amostras foram removidas da interface parafusada, o líquido na superfície foi ligeiramente seco com um papel toalha e a amostra foi pesada novamente e capturada como uma massa após imersão. A % de absorção de peso é a diferença % na massa da amostra após a imersão e antes de imersão. A tensão na vedação de intrusão é, então, estimada ao comparar a compressão percentual com a proporção tensão-deformação descrita acima.
[0089] DADOS DE TESTE
[0090] A Tabela 1 se refere às características estruturais de cada respectivo exemplo dos Exemplos 1-14 discutidos acima. As espessuras e densidades dos exemplos foram obtidas em uma pressão padrão aplicada de aproximadamente 0,5 kPa, juntamente com Exemplos Comparativos, incluindo Exemplo Comparativo 1: vedante líquido de polissulfeto PR-1782 B2 (PPG Industries, Inc., Pittsburgh, PA, EUA); Exemplo Comparativo 2: um vedante de fluorossilicone FLUOROSILICONE 50A com dureza Shore-A de 50 durômetros, nominalmente com 1 mm de espessura; e Exemplo Comparativo 3: uma membrana de ePTFE simples INTERTEX ePTFE disponível como parte no. SQ-S PTFE Sheet Gasket, com 0,5 mm de espessura (Inertech, Inc., Monterey Park, CA, EUA). Os Exemplos Comparativos são denotados CE-l, CE-2 e CE-3.
Tabela 1: Características Estruturais dos Exemplos 1-14 e Exemplos Comparativos Exemplo | Espessura | Densidade | Compressão | Compressão % da (mm) (g/cm?) a 1 MPa a 16 MPa região de (%) (%&) reforço versus espessura total o a a o o o a | = | = LA o
A
[0091] Conforme mostrado na Tabela 1, as espumas elastoméricas de suporte exemplificativas variavam quanto à espessura a partir de cerca de 246 um a cerca de 1,85 mm, e toleraram deformações de compressão a partir de cerca de 16 a 48 % (a 1 MPa) ou a partir de cerca de 31 a 71 % (a 16 MPa), indicando um grau muito alto de compressibilidade das espumas exemplificativas e a capacidade de ajustar a compressibilidade com a composição do material.
De acordo com modalidades, as espumas elastoméricas de suporte podem comprimir a partir de cerca de 20 % a 80 % (a 16 MPa). Na Tabela 1, "N/A" indica uma amostra que começou a deformar plasticamente ou exibir sinais de dano a 16 MPa.
Camadas de vedante comparativas formadas por materiais alternativos (isto é, vedantes líquidos, uma camada de ePTFE) foram preparadas dentro da mesma faixa aproximada de espessuras, porém, particularmente, estes vedantes comparativos não exibiram deformações compressivas comparáveis em valores de compressão na faixa de 1 MPa.
O Exemplo Comparativo com fluorossilicone, CE-l, o qual é uma folha elastomérica totalmente densa, comprime apenas - 4 % sob carga, portanto, não pode ter uma boa faixa de trabalho.
O Exemplo Comparativo com polissulfeto, CE-2, da mesma forma comprimiu apenas - 8 % a l16 MPa, portanto, também tem uma faixa de trabalho baixa.
O Exemplo Comparativo com ePTFE, CE-3, comprime muito mais do que os Exemplos Comparativos com fluorossilicone ou polissulfeto a 51 % a 16 Mpa. No entanto, o Exemplo Comparativo com ePTFE tem uma compressão (Compression Set) de 48 % (consulte a Tabela 2), o que indica uma recuperação ruim após compressão.
[0092] A Tabela 2 se refere aos valores de histerese para recuperação de deformação para amostras selecionadas, incluindo o percentual de energia de deformação retida e a compressão (Compression Set) percentual após compressão entre 25 % e 30 % de deformação. O % de energia de deformação retida é uma medida de quanta força de retorno o compósito transmite durante recuperação comparado com a quantidade usada para deformar inicialmente o compósito e é calculada com base na área sob uma curva de tensão-deformação obtida durante descarregamento da amostra comparado com a área sob uma curva de tensão-deformação obtida durante carregamento da amostra. Especificamente, o % de energia de deformação retida pode ser definido como a energia de deformação medida durante o descarregamento da amostra (após deformação) dividida pela energia de deformação medida durante o carregamento inicial da amostra. A compressão (Compression Set) é uma medida da deformação permanente de uma amostra após deformação aplicada e é medida ao medir a deformação final após descarregar a amostra e dividir este valor pela deflexão original ou deformação de pico. Tabela 2: Valores de histerese para exemplos selecionados Exemplo Curva de histerese: Curva de histerese: + % de energia de Compressão deformação retida (Compression Set) % (% de deformação permanente) : : o
[0093] Conforme mostrado na Tabela 2, a maioria das espumas elastoméricas de suporte testadas alcançou recuperação quase total após compressão, com uma compressão (Compression Set) da ordem de 11 a 24 % (com base na deformação % aplicada) na maioria dos exemplos e 44 % para o Exemplo 13. O Exemplo 13 tem uma espessura da região de reforço mais alta do que as outras amostras listadas na Tabela 2 e difere dos outros exemplos por ter regiões de reforço parcialmente incorporadas (aproximadamente 20-60 & enchidas) em vez de regiões de reforço totalmente incorporadas.
Aqui, '*' indica uma deformação aplicada maior do que ou igual a 30 %. Os Exemplos Comparativos demonstraram uma compressão (Compression Set) de 14 % (fluorossilicone) a 48 % (camada de ePTFE). Em particular, CE-l e CE-2 são vedantes de borracha que deveriam ter boas propriedades de compressão (Compression Set). Os valores para os Exemplos Comparativos de borracha demonstraram compressões (Compression Set) de 14 & (fluorossilicone) a 29 & (polissulfeto), indicando que as espumas elastoméricas de suporte tiveram um desempenho pelo menos comparável ou melhor do que o Exemplo Comparativo de vedantes de borracha em termos da compressão (Compression Set). O Exemplo Comparativo com ePTFE, CE-3, exibe propriedades de compressão (Compression Set) menos satisfatórias do que os Exemplos Comparativos de vedantes de borracha, demonstradas como 48 %, porém, comprime significativamente mais do que CE-l e CE-2, demonstrado como 51 % de compressão a 16 MPa (consulte a Tabela 1). As espumas elastoméricas de suporte combinam as propriedades desejáveis dos vedantes de borracha e ePTFE, demonstrando boas propriedades de compressão (Compression Set) e a capacidade de comprimir em elevadas deformações. Assim, as espumas elastoméricas exemplificativas exibem um bom comportamento de compressão (Compression Set), ao mesmo tempo em que exibem uma excelente faixa compressiva. A elevada energia de deformação retida, conforme mostrado nos exemplos, sugere que elas fariam boas vedações dinâmicas, uma vez que se recuperam bem (conforme indicado pela baixa compressão (Compression Set)), mantendo também uma boa força de retorno (necessária para a vedação) durante esta recuperação. Assim, estes valores para a energia de deformação retida sugerem que as espumas elastoméricas exemplificativas manteriam uma boa integridade de vedação ao longo do tempo.
[0094] A Tabela 3 se refere à porcentagem de tensão retida em amostras selecionadas após um período de relaxamento de cinco minutos durante uma deformação constante. A deformação mantida nas amostras estava entre uma deformação de 18 % e 25 %, exceto para os exemplos selecionados denotados por '*', aos quais foram aplicadas deformações mais baixas (por exemplo, menos de 16 % de deformação). Este valor foi obtido ao medir o módulo de cada amostra imediatamente após aplicação da deformação de pico e em um período de tempo depois e dividir o módulo 5 minutos após a deformação de pico pelo módulo no momento da deformação de pico. Tabela 3: Relaxamento de tensão
NM A o = |
NM AA o
[0095] Observe que * indica uma deformação da amostra menor do que ou igual a 16 %. Conforme mostrado na Tabela 3, as espumas elastoméricas de suporte exemplificativas retiveram, tipicamente, uma alta porcentagem de força de retorno durante compressão constante, conforme indicado por proporções de retenção de tensão da ordem de 45 a 95 %. Esta retenção da força de retorno é muito importante para montagens fixadas e, por exemplo, pode estar relacionada a um torque retido mais elevado nos parafusos e uma pressão de compressão retida mais elevada nos rebites ao longo do tempo.
[0096] A Tabela 4 se refere à capacidade de vedação comprimida e à absorção de peso de espumas elastoméricas selecionadas de suporte contra o ingresso de combustível de aviação em uma célula protegida pelas espumas elastoméricas de suporte para exemplos selecionados. As espumas elastoméricas de suporte exemplificativas foram carregadas em uma célula, incluindo uma porção superior transparente, e comprimidas em uma pressão nominal para atingir uma deformação menor do que 15 %. As amostras foram, então, introduzidas em uma solução tingida de combustível JP8 e avaliadas visualmente quanto à penetração de combustível de aviação na espuma carregada e, em seguida, coletadas para avaliar a absorção de peso (de combustível de aviação).
Tabela 4: Absorção de peso e ingresso de combustível de aviação
Tensão Absorção % de Deformação aplica estimada na peso de que evita Oo vedação Exemplo combustível ingresso de contra + de aviação em combustível de ingresso de imersão aviação líquidos comprimida (MPa) a a ea a S9 [rar Ra E |O a RT
[0097] Combustível de aviação foi usado como um líquido de trabalho prático para demonstrar a eficácia das modalidades descritas acima de espumas elastoméricas de suporte na vedação de uma interface de um fluido de desafio agressivo. Conforme mostrado na Tabela 4, as espumas elastoméricas de suporte representativas foram eficazes na prevenção do ingresso de líquidos com absorção mínima do combustível de aviação em uma deformação aplicada relativamente baixa. Em alguns casos, o dispositivo de teste foi zerado em uma ou duas deformações aplicadas sequencialmente descendentes, começando com cerca de 15 % de deformação, e testado até observar um ingresso visível de combustível de aviação. Uma "aprovação" foi observada quando um ingresso visível mínimo (isto é, < 1 %) de JP8 foi observado após 20 horas submersa em JP8 tingido, indicando que a amostra selecionada criou uma vedação ao ingresso na deformação compressiva % selecionada.
As tensões sobre cada amostra, na deformação mínima da série de deformações testadas que atingiram uma vedação ao ingresso, são listadas com referência à deformação aplicada na vedação ao ingresso.
No entanto, cada exemplo também pode vedar em deformações abaixo da tensão/deformação mínimas testadas que alcançaram uma "aprovação". Os conjuntos de teste, os quais incluíam espumas elastoméricas de suporte de acordo com os Exemplos 2 e 9, absorveram apenas uma pequena quantidade de combustível de aviação, resultando em uma absorção de cerca de 0,6 % do peso de cada espuma elastomérica de suporte.
O conjunto de teste que usou a espuma elastomérica de suporte do Exemplo 14 na verdade perdeu uma pequena quantidade de massa, provavelmente em virtude de um ou mais pontos de adesivo que entraram em contato com o combustível de aviação na periferia do conjunto de teste e perdendo massa por degradação do adesivo.
Assim, a espuma elastomérica de suporte do Exemplo 2 criou uma vedação ao ingresso para o combustível de aviação JP8 em uma deformação compressiva em ou abaixo de 10 % e uma tensão compressiva de 0,59 MPa; a espuma do Exemplo 9 criou uma vedação ao ingresso em uma deformação compressiva em ou abaixo de 11,5 % ou abaixo e em uma tensão compressiva de 0,88 MPa; e a espuma do Exemplo 14 criou uma vedação ao ingresso em uma deformação compressiva em ou abaixo de 13,7 % e em uma tensão compressiva de 0,11 MPa.
[0098] Dependendo da espuma elastomérica de suporte específica e de outros fatores estruturais, por exemplo, rugosidade das superfícies da interface, etc., as espumas elastoméricas de suporte podem impedir o ingresso em deformações tão baixas quanto ou inferiores a 10 %. Em algumas modalidades, as espumas elastoméricas podem deformar em uma quantidade superior a ou igual a 50 %, 60 % ou 70 %, dependendo da pressão aplicada; e as espumas elastoméricas impedirão o ingresso de líquido em qualquer nível adequado de pressão aplicada. Assim, as espumas elastoméricas de suporte são operáveis para vedar uma interface em uma faixa de trabalho muito ampla, isto é, em deformações que variam de tão baixo quanto ou menor do que 10 % a mais de 70 &%.
[0099] EXEMPLOS DE ADESIVOS
[0100] Para demonstrar os benefícios do revestimento adesivo descontínuo para vedantes, alguns exemplos de vedantes (incluindo espumas elastoméricas de suporte) foram criados e testados.
[0101] O Exemplo 15 é um vedante formado por uma espuma elastomérica de suporte com filme de ePTFE. À espuma elastomérica de suporte inclui duas regiões de reforço, uma sobre cada face, e um adesivo sensível à pressão com padrão de pontos em uma destas faces.
Cada uma das duas regiões de reforço usa uma camada de ePTFE porosa incorporada com uma espessura inicial de cerca de 16 um e uma densidade inicial de cerca de 0,28 9g/cm? feita pela WL Gore and Associates.
Um elastômero de perfluoropoliéter, SIFEL 2661 da Shin-Etsu (Shin-Etsu Chemical Co., Ltda., Tóquio, JP), foi selecionado como elastômero e misturado com esferas poliméricas expansíveis EXPANCEL 920 DU 20 (Expancel, Sundsvall, Suécia) como agente formador de espuma em uma proporção de mistura de 6,7:01 em massa.
A mistura foi incorporada em ambas as camadas porosas de ePTFE e retirada com um paquímetro de 0,076 mm antes de ser termicamente tratada a 150 ºC por 10 minutos para ativar o agente formador de espuma e iniciar a cura do elastômero.
O compósito foi, então, termicamente tratado a 100 “*C por 60 minutos para completar a cura.
Um padrão do adesivo sensível à pressão em duas partes PSA-1l6 (Silicone Solutions, Ltda., Cuvyahoga Falis, OH, EUA) foi aplicado usando uma forma feita de uma chapa de aço inoxidável com cerca de 0,025 mm de espessura com um padrão de furos.
O adesivo sensível à pressão PSA-l16 foi preparado ao misturar a Parte A e a Parte B em uma proporção de 16:01 em massa.
O adesivo PSA-l16 misturado foi aplicado por cima de chapa de aço e o compósito de espuma elastomérica de suporte por baixo da chapa de aço foi seletivamente revestido com o adesivo líquido. O compósito revestido com adesivo foi, então, termicamente tratado a 125 ºC por 75 minutos para curar o adesivo. Este exemplo de vedante é mostrado tanto na Figura 8 como na Figura 9, onde a Figura 8 mostra uma imagem da superfície superior tirada com uma ampliação de 10X e a Figura 9 mostra uma imagem da seção transversal tirada com uma ampliação de 57X. Para a seção transversal, a amostra foi cortada com uma lâmina de aço imersa em nitrogênio líquido em um esforço para preservar a superfície seccional transversal. O padrão de adesivo emprega "pontos" de adesivo com diâmetros de cerca de 0,97 mm, um espaçamento de ponta a ponta de cada ponto até o próximo ponto mais próximo de cerca de 2,19 mm e cada ponto de adesivo tendo uma espessura de cerca de 0,031 mm.
[0102] O Exemplo 16 é um vedante formado de uma espuma elastomérica de suporte similar ao Exemplo 15, isto é, espuma elastomérica de suporte com base em SIFEL 2661, mas com uma proporção de mistura de 07:01 em massa de SIFEL para o agente formador de espuma EXPANCEL, com a mesma geometria de adesivo, mas usando um adesivo diferente. Diferentemente do Exemplo 15, o qual requereu tratamento térmico para endurecer o adesivo, o Exemplo 16 usa o adesivo acrílico sensível à pressão curado por UV, SP-7555 (3M Inc., St. Paul, MN, EUA) . O adesivo acrílico sensível à pressão curado por UV do Exemplo 16 foi curado usando uma fonte de luz UV de alta intensidade Dymax Bluewave 75 (Dymax, Inc., Torrington, CT, EUA) em uma distância de 1,27 cm a 7,62 cm (0,5 a 3 polegadas da face do compósito por pelo menos 30 segundos.
[0103] O Exemplo 17 é um vedante formado usando uma espuma elastomérica de suporte similar e um adesivo sensível à pressão conforme no Exemplo 15, isto é, uma espuma elastomérica de suporte com base em SIFEL 2661, com uma geometria de adesivo diferente. No Exemplo 17, o adesivo sensível à pressão PSA-l16 é aplicado na forma de quadrados descontínuos com espaçamento livre, espaçados cerca de 4,24 mm e com dimensões de cerca de 1 mm.
[0104] De acordo com algumas modalidades, adesivos descontínuos podem ser aplicados a camadas vedantes compressíveis que não espumas elastoméricas de suporte. Consequentemente, o Exemplo 18 é um vedante formado a partir da espuma Buna-N comercialmente disponível (acrilonitrila butadieno) disponível a partir da McMaster- Carr como parte Nº 1887T32 (McMaster-Carr, Santa Fe Springs, CA, EUA). No Exemplo 18, uma espuma de 1/16" (1,5875 mm) é usada com a mesma geometria de adesivo e adesivo que aqueles descritos acima em relação ao Exemplo 15, isto é, um padrão de adesivo que emprega "pontos" de adesivo sensível à pressão PSA-16 tendo diâmetros de cerca de 0,97 mm, um espaçamento de ponta a ponta de cada ponto até o próximo ponto mais próximo de cerca de 2,19 mm e cada ponto de adesivo com uma espessura de cerca de 0,031 mm.
[0105] O desempenho dos vedantes exemplificativos dos Exemplos 15 e 18 (os quais empregam regiões adesivas descontínuas) foi medido comparado com o desempenho de vedantes dos Exemplos Comparativos com revestimentos adesivos contínuos.
[0106] Os Exemplos Comparativos CE-4 e CE-5 mostram o desempenho da linha de base para os dois tipos de vedantes usados nas amostras testadas, uma espuma de suporte de filme Sifel 2661 (CE-4) e uma espuma Buna-N (CE-5) sem revestimentos adesivos. O melhor resultado com o método descrito acima é ter uma variação % em massa ligeiramente positiva após imersão, o que indicaria que nenhum material compósito foi dissolvido no fluido de desafio e muito pouco penetrou na vedação. O CE-4 mostra um valor de 0,3 %, o qual atende a presente descrição. O CE-5 mostra um valor mais alto de 16,4 %, o que significa que uma pequena quantidade do fluido de desafio foi capaz de penetrar na vedação, mas que o material não dissolveu.
[0107] CE-6 e CE-7 empregam construções similares àquelas do CE-4 e CE-5, respectivamente, com a adição de um revestimento adesivo contínuo. Estes exemplos podem ser usados para avaliar como a adição de uma camada adesiva contínua afetará a capacidade da vedação de limitar o ingresso e caracterizar a quantidade de degradação do adesivo. O Exemplo Comparativo CE-6 é um vedante formado de uma espuma elastomérica de suporte similar aos Exemplos 15- 17 e CE-4, isto é, espuma elastomérica de suporte com base em SIFEL 2661, com uma geometria de adesivo diferente. No Exemplo CE-6, o adesivo PSA-l16 é aplicado na forma de um revestimento contínuo com uma espessura de cerca de 0,025 mm.
[0108] O Exemplo Comparativo CE-7 é um vedante formado por uma espuma Buna-N similar ao Exemplo 18 e CE-5, com uma geometria de adesivo diferente. No Exemplo CE-7, o adesivo PSA-l16 é aplicado na forma de um revestimento contínuo com uma espessura de cerca de 0,025 mm.
[0109] Os Exemplos Comparativos CE-6 e CE-7 incluem um revestimento adesivo contínuo e mostram a diferença entre o desempenho da vedação de revestimento adesivo contínuo e descontínuo e a compatibilidade química. Particularmente, tanto o CE-6 quanto o CE-7 sofrem uma alteração de massa negativa significativa após imersão comprimida em JP-8,
indicativo de ataque químico ao adesivo contínuo. Todos os exemplos que usam espuma de suporte com filme Sifel 2661 usam uma espuma similar àquela descrita no Exemplo 15. Todos os exemplos que usam espuma Buna-N usam a folha de espuma Buna-N com 1/16" de espessura parte Nº 1887T32 da McMaster- Carr. Todos os exemplos que usam o PSA-16 Silicone PSA usam uma aplicação similar e uma etapa de cura conforme descrito no Exemplo 15. Todos os exemplos que usam adesivo acrílico sensível à pressão SP-7555 da 3M usam uma etapa de aplicação similar àquela descrita no Exemplo 15, mas foram curados usando uma fonte de luz UV de alta intensidade Dymax Bluewave 75 em uma distância de 0,5 a 3 polegadas da superfície durante pelo menos 30 segundos.
[0110] A Tabela 5 se refere à absorção de peso comprimido de espumas elastoméricas de suporte com revestimento adesivo e espumas Buna-N contra o ingresso de combustível de aviação em uma célula protegida pelas espumas para exemplos selecionados. As espumas revestidas com o adesivo exemplificativo foram carregadas em uma célula que inclui uma porção superior transparente e comprimidas em uma pressão nominal para atingir uma deformação compressiva entre 10 e 25 %. As amostras foram, então, introduzidas em uma solução tingida de combustível JP8 e coletadas para avaliação da absorção de peso (de combustível de aviação JP8). Tabela 5: Exemplos de adesivos: Absorção de peso e ingresso de combustível de aviação Absorção de peso % de combustível Exemplo | Descrição do Descrição do de + vedante adesivo aviação em imersão compactada PSA-16 Espuma Padrão de ponto elastomérica -0,6 &% circular de suporte apertado 3M SP-7555 PSA Espuma acrílico 16 elastomérica Não testado Padrão circular de suporte apertado Espuma PSA-16 17 elastomérica | Padrão quadrado Não testado de suporte pouco espaçado Espuma Buna- 18 PSA-16 14,0 %
N
Padrão de ponto circular apertado Espuma sem revestimento CE-4 elastomérica 0,3 % adesivo de suporte Espuma Buna- | Sem revestimento CE-5 16,4 % N adesivo Espuma PSA-16 CE-6 elastomérica Revestimento -13,6 &% de suporte Contínuo PSA-16 Espuma Buna- CE-7 Revestimento -4,6 &
N Contínuo
[0111] O combustível de aviação foi usado como um líquido de trabalho prático para demonstrar a eficácia das modalidades descritas acima de regiões adesivas descontínuas padronizadas sobre a resistência à degradação de um fluido de desafio agressivo. Cada um dos dois tipos de vedação usados, isto é, a espuma elastomérica de suporte e a espuma Buna-N, é estável no combustível de aviação JP8. O adesivo sensível à pressão PSA-16 usado não é estável no combustível de aviação JP8. Conforme descrito acima, no caso de um revestimento contínuo, a borda cortada do adesivo está em contato com o combustível e pode permitir o ingresso de combustível na interface e degradar o adesivo.
No caso de um padrão de adesivo descontínuo, o corpo compressível da vedação pode comprimir em torno de cada região adesiva e protegê-lo contra ataques químicos.
Conforme mostrado na Tabela 5, para a espuma elastomérica de suporte, o Exemplo com o padrão de adesivo descontínuo mostra evidência mínima de degradação do adesivo com uma absorção de -0,6 % em peso.
No entanto, uma vedação similar com um revestimento adesivo contínuo, Exemplo CE-6, tem um aumento de -13,6 % em peso, sugerindo significativamente mais degradação e ingresso.
Da mesma forma, para as amostras de espuma Buna- N, o exemplo de revestimento adesivo contínuo, CE-7, mostrou uma absorção de peso significativamente mais negativa do que o Exemplo 18 com um padrão de adesivo descontínuo com -4,6 % comparado com 14,0 %. Foi realizado um teste de controle para cada substrato compressível, isto é, para a espuma Buna- N, bem como para a espuma elastomérica de suporte, no qual foi realizado um teste de absorção de peso e ingresso de combustível de aviação usando apenas cada respectivo vedante sem adesivo.
O teste de controle da espuma elastomérica teve um aumento de peso de 0,3 %. O teste de controle da espuma Buna-N teve um aumento de peso de 16,4 %. A Tabela 6 mostra os mesmos resultados do teste de imersão comprimida representados como dados normalizados para as amostras de controle, Exemplos CE-4 e CE-5. Nos dois tipos de vedante, ao adicionar um padrão de pontos de adesivo apertado, o valor da absorção % de peso diminui ligeiramente, 0,9 % e 2,4 % para a espuma elastomérica de suporte e Buna-N, respectivamente, o que mostra uma leve degradação dos pontos próximos à borda cortada. Novamente, nos dois tipos de vedante, ao adicionar um revestimento contínuo de adesivo, o valor da absorção % de peso diminui drasticamente em 13,9 % e 21,0 % para a espuma elastomérica de suporte e a Buna- N, respectivamente, o que mostra que ocorre significativamente mais degradação de um adesivo contínuo do que um adesivo com um padrão de pontos descontínuo.
[0112] No caso de ambos os tipos de vedação (isto é, espuma elastomérica de suporte e espuma Buna-N), ao aplicar uma camada contínua de adesivo que não é quimicamente estável no combustível de aviação, a % da variação em massa é um valor significativamente negativo em virtude do adesivo dissolvido em contato com o combustível de aviação. Ao aplicar o mesmo adesivo em um revestimento adesivo descontínuo, a magnitude da % da variação em massa diminui significativamente, uma vez que a maioria das regiões adesivas é vedada contra o contato com o combustível pelo material de vedação que é estável no combustível de aviação. Os dados de compressão normalizada são fornecidos abaixo na Tabela 6, a qual ilustra a diferença na variação em massa entre materiais comparáveis com adesivos descontínuos e contínuos. Tabela 6: Dados de imersão comprimida normalizada Diferença na &% da variação de Exemplo | Descrição do Descrição do massa ft vedante adesivo do exemplo sem adesivo Espuma PSA-16 CE-4 elastomérica | Sem revestimento de suporte adesivo Espuma PSA-l16 elastomérica Padrão de ponto -0,9 3% de suporte circular apertado Espuma PSA-16 CE-6 elastomérica Revestimento -13,9 &% de suporte Contínuo PSA-l16 Espuma Buna- CE-5 Sem revestimento
N adesivo
PSA-16 Espuma Buna- 18 Padrão de ponto -2,4 %
N circular apertado PSA-l16 Espuma Buna- CE-7 Revestimento -21,0 8%
N Contínuo
[0113] A invenção foi agora descrita em detalhes para fins de clareza e compreensão. No entanto, aqueles versados na técnica apreciarão que determinadas alterações e modificações podem ser praticadas dentro do escopo das reivindicações anexas.
[0114] Na descrição anterior, para fins de explicação, numerosos detalhes foram apresentados para fornecer um entendimento de várias modalidades da presente invenção. Será evidente para aqueles versados na técnica, no entanto, que determinadas modalidades podem ser praticadas sem alguns destes detalhes ou com detalhes adicionais. Além disso, materiais específicos e propriedades do material, conforme descrito com referência a uma modalidade (por exemplo, densidades, porosidades, espessuras, materiais alternativos, etc.), podem ser combinados ou usados no lugar dos materiais descritos em outras modalidades, exceto onde explicitamente contradito.
[0115] Tendo descrito várias modalidades, será reconhecido por aqueles versados na técnica que várias modificações, construções alternativas e equivalentes podem ser usadas sem se afastar do espírito das modalidades. Além disso, vários processos e elementos conhecidos não foram descritos para evitar obscurecer desnecessariamente a presente invenção. Consequentemente, a descrição acima não deve ser tomada como limitativa do escopo da presente invenção ou reivindicações.
[0116] Onde for fornecida uma faixa de valores, deve ser entendido que cada valor intermediário, na menor fração da unidade do limite mínimo, a menos que o contexto indique claramente o contrário, entre os limites máximo e mínimo desta faixa, também é especificamente descrito. Qualquer faixa mais estreita entre quaisquer valores declarados ou valores não declarados em uma faixa declarada e qualquer outro valor declarado ou interveniente nesta faixa declarada é abrangido. Os limites máximo e mínimo destas faixas menores podem ser incluídos ou excluídos independentemente na faixa, e cada faixa onde um, nenhum ou ambos os limites estão incluídos nas faixas menores também é abrangida pela presente invenção, sujeita a qualquer limite especificamente excluído na faixa indicada. Quando a faixa declarada inclui um ou ambos os limites, também são incluídas faixas que excluem um ou ambos os limites incluídos.
[0117] Conforme usado aqui e nas reivindicações anexas, as formas no singular "um", "uma", "o" e "a" incluem as referências no plural, a menos que o contexto indique claramente o contrário. Além disso, as palavras "compreendem", "compreendendo", "contém", "contendo" "incluem", "incluindo" e "inclui", quando usadas no presente relatório descritivo e nas reivindicações a seguir, se destinam a especificar a presença de características, números inteiros, componentes ou etapas declarados, mas não impedem a presença ou adição de uma ou mais de outras características, números inteiros, componentes, etapas, atos ou grupos.
[0118] A seguir, outros exemplos são descritos para facilitar o entendimento da invenção:
[0119] El. Uma espuma elastomérica de suporte inclui uma matriz elastomérica que inclui uma região de espuma e uma região de reforço. A região de espuma inclui o elastômero e uma pluralidade de células cheias de gás definidas pelo elastômero e a região de reforço inclui uma camada porosa que tem uma rede interconectada de poros pelo menos parcialmente incorporada no elastômero.
[0120] E2. A espuma, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, em que a camada porosa é totalmente incorporada no elastômero.
[0121] E3. A espuma, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, em que a região de reforço é uma primeira região de reforço e inclui ainda uma segunda região de reforço que inclui uma segunda camada porosa que tem uma segunda rede interconectada de poros pelo menos parcialmente incorporada no elastômero, em que a primeira região de reforço está posicionada em um primeiro lado da região de espuma e a segunda região de reforço está posicionada em um segundo lado da região de espuma oposta ao primeiro lado.
[0122] E4. A espuma, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, em que a região de reforço é substancialmente isenta de células cheias de gás.
[0123] E5. A espuma, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, em que o elastômero é um primeiro elastômero e a matriz elastomérica inclui ainda um segundo elastômero, em que os primeiro e segundo elastômeros são misturados para formar a matriz elastomérica.
[0124] E6. A espuma, de acordo com qualquer um dos exemplos 1-5, em que a camada porosa inclui um material tecido.
[0125] E7. A espuma, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, em que a camada porosa inclui um filme de fluoropolímero expandido.
[0126] E8. A espuma, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, em que a camada porosa inclui um filme de politetrafluoretileno expandido (ePTFE).
[0127] E9. A espuma, de acordo com qualquer um dos exemplos 1-5, em que a camada porosa inclui um tecido de poliéter-éter-cetona (PEEK).
[0128] E1l0. A espuma, de acordo com qualquer um dos exemplos 1-5, em que a camada porosa inclui um material de fibra de vidro.
[0129] E1ll. A espuma, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, na forma de uma folha que tem uma espessura de 85 a 2000 um.
[0130] El2. A espuma, de acordo com qualquer um dos exemplos 1-10, na forma de um rolo.
[0131] E13. A espuma, de acordo com qualquer um dos exemplos 1-5, em que a camada porosa inclui um filme de ePTFE que tem uma espessura a partir de 8 a 35 um.
[0132] El4. A espuma, de acordo com qualquer um dos exemplos 1-5, em que a camada porosa inclui um filme de ePTFE que tem uma espessura a partir de 1 a 100 um.
[0133] E15. A espuma, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, em que as células cheias de gás têm um tamanho médio de célula, em diâmetro, a partir de cerca de Um à cerca de 700 um.
[0134] El6. A espuma, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, em que o elastômero inclui silicone, fluorossilicone ou um perfluoropoliéter.
[0135] E1l7. A espuma, de acordo com qualquer um dos exemplos 1-15, em que o elastômero inclui um fluoroelastômero.
[0136] E18. A espuma, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, em que a região de espuma é formada a partir de uma mistura de espuma que inclui o elastômero e um agente formador de espuma.
[0137] E19. A espuma, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, em que a região de espuma é formada por meio de um agente formador de espuma químico adicionado ao elastômero.
[0138] E20. A espuma, de acordo com qualquer um dos exemplos 1-18, em que a região de espuma é formada a partir de uma mistura de espuma que inclui o elastômero e um agente formador de espuma à seco termicamente ativado.
[0139] E21. A espuma, de acordo com o exemplo 20, em que o agente formador de espuma inclui esferas poliméricas expansíveis termicamente ativadas.
[0140] E22. A espuma, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, em que a região de espuma tem uma espessura a partir de 90 um a 1850 um.
[0141] E23. A espuma, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, em que a espuma é comprimida para uma deformação de até 85 % sob uma tensão de 16 MPa.
[0142] E24. A espuma, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, em que a espuma exibe uma compressão (Compression Set) tão baixa quanto ou inferior a 11 % quando submetida a uma deformação inicial de 25 %.
[0143] E25. A espuma, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, em que a espuma absorve menos de 2,0 &% de combustível JP-8 em peso quando imersa durante 20 horas com compressão.
[0144] E26. A espuma, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, em que a espuma é operável para impedir a intrusão de líquidos quando a espuma é inserida em uma interface de acordo com um teste de intrusão de líquidos quando a espuma é submetida a uma deformação compressiva de % ou menos.
[0145] E27. A espuma, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, em que a espuma é operável para selar uma interface contra intrusão de líquidos em uma faixa de temperaturas a partir de -50 ºC a pelo menos 100 “C.
[0146] E28. A espuma, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, a qual inclui ainda um primeiro revestimento liberável conectado de forma removível a uma das regiões de espuma e de reforço.
[0147] E29. A espuma, de acordo com o exemplo 28, a qual inclui ainda um segundo revestimento liberável conectado de forma removível à outra das regiões de espuma e de reforço.
[0148] E30. A espuma, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, a qual inclui ainda um padrão de regiões adesivas descontínuas conectadas a pelo menos uma de uma primeira superfície ou uma segunda superfície da matriz elastomérica, em que à matriz elastomérica é operável para se adaptar ao redor do regiões adesivas para impedir o ingresso de fluido através das regiões adesivas quando a espuma elastomérica é comprimida em uma direção perpendicular à primeira ou segunda superfície.
[0149] E3l. Uma junta de vedação à seco que inclui a espuma de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores.
[0150] E32. Uma arruela de vedação à seco que inclui a espuma de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores.
[0151] E33. Um método de formação de uma espuma de vedação à seco, o método incluindo: fornecer uma camada porosa que inclui uma rede interconectada de poros; moldar uma mistura líquida de um elastômero e um agente formador de espuma com a camada porosa ao posicionar a camada porosa em um primeiro lado da mistura líquida, de modo que a mistura líquida umedeça a camada porosa; ativar o agente formador de espuma para criar uma pluralidade de células fechadas cheias de gás na mistura líquida; e curar o elastômero para formar uma matriz elastomérica que contém uma região de reforço que inclui a camada porosa e uma região de espuma que contém a pluralidade de células cheias de gás.
[0152] E34. O método, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, caracterizado pelo fato de que a camada porosa é uma primeira camada porosa e a região de reforço é uma primeira região de reforço e inclui ainda:
fornecer uma segunda camada porosa que inclui uma segunda rede interconectada de poros; posicionar a segunda camada porosa em um segundo lado da mistura líquida oposta ao primeiro lado, de modo que a mistura líquida umedeça a segunda camada porosa; e curar o elastônero para formar a matriz elastomérica que contém uma segunda região de reforço que inclui a segunda camada porosa.
[0153] E35.0 método, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, que inclui ainda: aplicar um adesivo a pelo menos uma de uma primeira superfície e segunda superfície da matriz elastomérica.
[0154] E36.0 método, de acordo com o exemplo 35, em que a aplicação do adesivo inclui aplicar um padrão de regiões adesivas descontínuas a pelo menos uma das primeira superfície e segunda superfície.
[0155] E37. O método, de acordo com o exemplo 35, em que a aplicação do adesivo inclui aplicar um adesivo facial em pelo menos uma das primeira superfície e segunda superfície.
[0156] E38.0 método, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, caracterizado pelo fato de que o agente formador de espuma inclui um agente formador de espuma à seco de partículas com um tamanho de partícula maior do que o tamanho de poro da rede de poros.
[0157] E39. O método, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, em que a camada porosa inclui uma membrana de ePTFE de alta resistência que tem uma espessura a partir de 1 um a 100 um.
[0158] E40.0 método, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, em que: o elastômero inclui um fluoroelastômero termoendurecido e o agente formador de espuma inclui um agente formador de espuma termicamente ativado; e a ativação do agente formador de espuma inclui aquecer a mistura líquida para uma temperatura de ativação, de modo que o agente formador de espuma forme a pluralidade de células cheias de gás fechadas.
[0159] E41. O método, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, em que a temperatura de ativação está na faixa de 100 ºC a cerca de 160 ºC; e a etapa de ativação inclui aquecer a mistura líquida até a temperatura de ativação por 1 a 10 minutos.
[0160] E42. O método, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, caracterizado pelo fato de que a etapa de cura inclui aquecer a mistura líquida para uma temperatura de cura de aproximadamente 75 ºC a 125 ºC por 5 a 180 minutos.
[0161] E43. Uma vedação compressível que inclui: um corpo compressível que tem uma primeira superfície e uma segunda superfície; e um padrão de regiões adesivas descontínuas formadas por um adesivo conectado com pelo menos uma da primeira superfície ou da segunda superfície do corpo compressível, em que o corpo compressível é operável para se conformar ao padrão das regiões adesivas para impedir o ingresso de fluido, por exemplo, via o padrão, quando o corpo compressível é comprimido em uma direção perpendicular às primeira ou segunda superfícies.
[0162] E44. A vedação compressível, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, em que o padrão de regiões adesivas descontínuas é conectado à primeira superfície e à segunda superfície do corpo compressível.
[0163] E45. A vedação compressível, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, em que o corpo compressível inclui uma matriz elastomérica que inclui um elastômero.
[0164] E46. A vedação compressível, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, em que o Corpo compressível tem uma primeira espessura e é operável para comprimir em pelo menos 15 % da primeira espessura sob uma tensão compressiva de 1 MPa, e em que o padrão de regiões adesivas tem uma espessura de menos de 15 % da primeira espessura.
[0165] E47. A vedação compressível, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, em que o padrão de regiões adesivas descontínuas inclui uma pluralidade de pontos adesivos circulares.
[0166] E48. A vedação compressível, de acordo com qualquer um dos exemplos E43-E46, em que o padrão de regiões adesivas descontínuas inclui uma pluralidade de regiões adesivas quadradas.
[0167] E49. A vedação compressível, de acordo com qualquer um dos exemplos E43-E47, em que o padrão de regiões adesivas descontínuas inclui pontos circulares com diâmetros de cerca de 0,2 a 5 mm, um espaçamento de ponta a ponta de cada ponto até o mais próximo de cerca de 0,5 a 25 mm e espessuras de cerca de 10 um a cerca de 100 um.
[0168] E50. A vedação compressível, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, em que cada região adesiva do padrão de regiões adesivas tem uma espessura a partir de 10 a 50 um.
[0169] E51l. A vedação compressível, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, em que cada região adesiva tem uma espessura inferior a ou igual a 100 um, de preferência inferior a ou igual a 50 um ou inferior a ou igual a 25 um ou menor do que ou igual a 10 um.
[0170] E52. A vedação compressível, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, em que o adesivo inclui um adesivo sensível à pressão (PSA) o qual pode ser depositado em uma forma líquida ou por fusão à quente, o adesivo incluindo pelo menos um dentre uma borracha de silicone, acrílico, borracha butílica, acetato de etileno- vinila, borracha natural, nitrila, copolímero em blocos de estireno, poliuretano ou uma mistura de qualquer combinação adequada dos mesmos.
[0171] E53. A vedação compressível, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, em que o adesivo inclui um adesivo sensível à pressão de silicone de duas partes misto.
[0172] E54. A vedação compressível, de acordo com qualquer um dos exemplos E43-E52, em que o adesivo inclui um adesivo acrílico.
[0173] E55. A vedação compressível, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, em que o padrão das regiões adesivas é formado por um adesivo de contato curado por UV.
[0174] E56. A vedação compressível, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, em que o padrão de regiões adesivas é formado pela passagem do adesivo através de uma forma que contém um padrão de orifícios no corpo compressível.
[0175] E57. A vedação compressível, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, em que o padrão de regiões adesivas é formado ao imprimir o adesivo sobre o corpo compressível.
[0176] E58. A vedação compressível, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, em que o corpo compressível inclui uma matriz elastomérica que inclui: uma região de espuma que inclui uma pluralidade de células cheias de gás definidas pelo elastômero; e uma região de reforço que inclui uma camada porosa que tem uma rede interconectada de poros pelo menos parcialmente incorporada no elastômero.
[0177] E59.A vedação compressível, de acordo com qualquer um dos exemplos E43-E57, em que o corpo compressível inclui uma borracha de espuma.
[0178] E60. Vedação compressível, de acordo com o exemplo E59, em que o corpo compressível inclui espuma Buna- N.
[0179] E61l. Método para formar uma vedação compressível, o método incluindo: com um corpo compressível que tem uma primeira superfície, aplicar um padrão de regiões adesivas descontínuas formadas de um adesivo à primeira superfície do corpo compressível em uma espessura do adesivo, a espessura do adesivo sendo suficientemente fina comparado com uma espessura do corpo não comprimida do corpo compressível, de modo que o corpo compressível seja operável para se adaptar ao redor do padrão de regiões adesivas descontínuas quando comprimido.
[0180] E62. O método, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, em que o corpo compressível inclui uma espuma elastomérica.
[0181] E63. O método, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, em que a aplicação do padrão de regiões adesivas descontínuas inclui: aplicar de modo removível uma forma que tem um padrão de orifícios configurado para corresponder ao padrão de regiões adesivas descontínuas à primeira superfície; aplicar o adesivo à forma e à primeira superfície através do padrão de orifícios da forma; e remover a forma da primeira superfície.
[0182] E64. O método, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, em que a aplicação do padrão de regiões adesivas descontínuas inclui imprimir o padrão de regiões adesivas descontínuas sobre a primeira superfície.
[0183] E65.0 método, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, que inclui ainda curar o padrão de regiões adesivas ao aplicar um tratamento térmico ao adesivo.
[0184] E66.0 método, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, que inclui ainda curar o padrão de regiões adesivas ao aplicar um tratamento de luz UV ao adesivo.

Claims (21)

REIVINDICAÇÕES
1. Vedação compressível (400A) caracterizada por compreender: um corpo compressível (406) que tem uma primeira superfície (410) e uma segunda superfície; e um padrão de regiões adesivas descontínuas (412) formadas de um adesivo conectado com pelo menos uma da primeira superfície (410) ou da segunda superfície do corpo compressível, em que o corpo compressível (406) é operável para se conformar ao padrão das regiões adesivas (412) para impedir o ingresso de fluido quando o corpo compressível (406) for comprimido em uma direção perpendicular às primeira ou segunda superfícies.
2. Vedação compressível (400A), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o padrão de regiões adesivas descontínuas (412) ser conectado à primeira superfície (410) e à segunda superfície do corpo compressível (406).
3. Vedação compressível (400A), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizada por o corpo compressível (406) compreender uma matriz elastomérica que compreende um elastômero.
4, Vedação compressível (400A), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada por o corpo compressível (406) ter uma primeira espessura e ser operável para comprimir em pelo menos 15 % da primeira espessura sob uma tensão compressiva de 1 MPa e em que o padrão de regiões adesivas (412) tem espessura inferior a 15 % da primeira espessura.
5. Vedação compressível (400A), de acordo com qualquer uma das reivindicações | a 4, caracterizada por o padrão de regiões adesivas descontínuas (412) compreender uma pluralidade de pontos adesivos circulares.
6. Vedação compressível (400A), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada por o padrão de regiões adesivas descontínuas (412) compreender uma pluralidade de regiões adesivas quadradas.
7. Vedação compressível (400A), de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizada por o padrão de regiões adesivas descontínuas (412) compreender pontos circulares com diâmetros a partir de 0,2 a 5 mm, espaçamento de ponta a ponta de cada ponto até o ponto mais próximo a partir de 0,5 a 25 mm e espessuras a partir de 10 um a 100 um.
8. Vedação compressível (400A), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada por cada região adesiva do padrão de regiões adesivas (412) ter uma espessura de 10 a 50 um.
9. Vedação compressível (400A), de acordo com qualquer uma das reivindicações l1 a 6, caracterizada por cada região adesiva do padrão de regiões adesivas (412) ter uma espessura inferior a ou igual a 100 um.
10. Vedação compressível (400A), de acordo com a reivindicação 9, caracterizada por cada região adesiva do padrão de regiões adesivas (412) ter uma espessura inferior a ou igual a 50 um.
11. Vedação compressível (400A), de acordo com a reivindicação 10, caracterizada por cada região adesiva do padrão de regiões adesivas (412) ter uma espessura inferior a ou igual a 25 pum
12. Vedação compressível (400A), de acordo com a reivindicação 11, caracterizada por cada região adesiva do padrão de regiões adesivas (412) ter uma espessura inferior a ou igual a 10 um.
13. Vedação compressível (400A), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizada por o adesivo compreender um adesivo sensível à pressão (PSA) que pode ser depositado em uma forma líquida ou por fusão à quente, o adesivo compreendendo um de uma borracha de silicone,
acrílica, borracha butílica, acetato de etileno-vinila, borracha natural, nitrila, copolímero em blocos de estireno, poliuretano ou uma mistura de qualquer combinação adequada dos mesmos.
14. Vedação compressível (400A), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizada por o adesivo compreender um adesivo de silicone misto de duas partes.
15. Vedação compressível (400A), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizada por o adesivo compreender um adesivo acrílico.
16. Vedação compressível (400A), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizada por o padrão de regiões adesivas (412) ser formado por um adesivo de contato curado por UV.
17. Vedação compressível (400A), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizada por o padrão das regiões adesivas (412) ser formado ao passar o adesivo através de uma forma que contém um padrão de orifícios sobre o corpo compressível (406).
18. Vedação compressível (400A), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizada por o padrão de regiões adesivas (412) ser formado ao imprimir o adesivo sobre o corpo compressível (406).
19. Vedação compressível (400A), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 18, caracterizada por o corpo compressível (406) compreender uma matriz elastomérica que compreende: uma região de espuma que compreende uma pluralidade de células preenchidas de gás definidas pelo elastômero; e uma região de reforço que compreende uma camada porosa que tem uma rede interconectada de poros pelo menos parcialmente incorporada no elastômero.
20. Vedação compressível (400A), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 18, caracterizada por o corpo compressível (406) compreender um dentre uma espuma de borracha ou espuma Buna-N.
21. Método para formar uma vedação compressível (400A) caracterizado por compreender: com um corpo compressível (406) que tem uma primeira superfície (410); aplicar um padrão de regiões adesivas descontínuas (412) formadas de um adesivo a uma da primeira superfície (410) do corpo compressível (406) a uma espessura do adesivo, a espessura do adesivo sendo suficientemente fina comparado com uma espessura de corpo não comprimido do corpo compressível, de modo que o corpo compressível (406) seja operável para se conformar em torno do padrão de regiões adesivas descontínuas (412) quando comprimido.
BR112019026259-8A 2017-06-15 2017-10-04 vedação compressível e método para formar a dita vedação compressível BR112019026259A2 (pt)

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