BRPI0817490B1 - composição de material de comutação termossensível, dispostivo e sensor de temperatura - Google Patents

Abstract

composição de material de comutação termossensível, dispostivo e sensor de temperatura a matéria descrita no presente documento se refere aos materiais de comutação termossensíveis que sofrem uma transição térmica em uma faixa de temperatura estreita e aos dispositivos, tais como, acionadores, indicadores e sensores preparados de tais composições.

Description

COMPOSIÇÃO DE MATERIAL DE COMUTAÇÃO TERMOSSENSÍVEL, DISPOSTIVO E SENSOR DE TEMPERATURA

Prioridade

Este pedido reivindica prioridade em relação aos Pedidos Provisórios US Números de série 60/997.347, depositado em 1° de outubro de 2007 e 61/063.285 depositado em 1° de fevereiro de 2008, que são incorporados ao presente documento como referência, em sua totalidade.

Campo Técnico

A matéria descrita no presente documento se refere aos materiais de comutação de temperatura que sofrem uma transição térmica em uma faixa de temperatura estreita e aos dispositivos, tais como, acionadores, indicadores e sensores preparados de tais composições.

Histórico

Vários dispositivos em uma faixa ampla de indústrias incluem um ou mais componentes preparados de um material que sofre uma alteração de fase em uma temperatura de interesse. A alteração de fase muda as propriedades físicas da peça componente, o que tipicamente altera o modo pelo qual outros componentes em um dispositivo são posicionados ou interagirem. Por exemplo, em resposta a uma alteração de fase em um componente estrutural de um dispositivo, os componentes relacionados podem expandir ou contrair induzindo uma reação, tal como o movimento de uma peça componente adjacente.

Exemplos comuns de tais dispositivos são acionadores mecânicos nos quais um material, tipicamente uma liga de metal, um polímero ou uma cera, no acionador, se expande ou contrai para efetuar o movimento das peças no acionador (por

Petição 870190047044, de 20/05/2019, pág. 9/21

2/55 exemplo, Patentes US números 5.025.627; 5.177.969). As válvulas de descarga de temperatura possuindo um disparador término composto de um material eutético são conhecidas (por exemplo, Patente US número 5.495.865). Borrifadores contra incêndio e extintores de incêndio possuindo uma peça componente que responde aos aumentos de temperatura são conhecidos (por exemplo, Patentes US números 4.896.728; 4.006.780).

Dispositivos indicador de temperatura para uso na indústria médica e na indústria de alimentos são bem conhecidos, nos quais um componente no dispositivo indicador de temperatura é composto de um material que sofre uma alteração de fase em uma temperatura selecionada (por exemplo, Patentes US números 4.289.088; 4.170.956; 5.537.950; 5.988.102; 6.403.131). Em tais dispositivos, um indicador carregado por mola é tipicamente mantido no lugar por uma pequena quantidade de material sólido ou semissólido que se funde ou deforma em uma temperatura de interesse, pelo que permitindo que o dispositivo responda a uma temperatura pré-selecionada. Materiais exemplares se constituem em uma liga eutética de metal ou um composto orgânico.

Estes e outros dispositivos semelhantes requerem o uso de materiais que possuem pontos de fusão acentuados, tipicamente na faixa de 50 a 100°C, onde a maioria dos alimentos são cozidos e estão dentro da faixa de temperaturas ambiente e fisiológica.

Contudo, existem algumas ligas eutéticas de metal que possuem uma temperatura de fusão nesta faixa de temperatura. Além disto, as ligas eutéticas de metal, tais como, por

3/55 exemplo, misturas de chumbo/cálcio, possuem toxicidade inerente e podem não ser apropriadas para uso nas indústrias médica ou de alimentos. As ligas eutéticas de fusão baixa são também caras.

De modo semelhante, existem alguns compostos orgânicos que possuem pontos de fusão na faixa de temperatura de interesse e aqueles que possuem um ponto de fusão apropriado frequentemente possuem uma propriedade física ou química que torna o material tóxico ou de outra forma indesejável para uso em um dispositivo acionador.

Um problema adicional com os compostos metálicos e orgânicos existentes é que não é possível variar o ponto de fusão, enquanto ao mesmo tempo mantendo comportamento de

fusão abrupto	(isto é, uma curva	de	fusão	acentuada).	Por
exemplo, se	a composição de	uma	liga	eutética	for
ligei rament e	alterada, o ponto	de	fusão	não alterará,

expandindo inaceitavelmente, ou fornecerá múltiplos pontos de fusão. Da mesma forma, se um composto orgânico puro possuindo um ponto de fusão fornecido for misturado com outro composto, o ponto de fusão da mistura invariavelmente será mais baixo e ocorrerá em uma faixa mais ampla. Além disto, enquanto a fusão é uma propriedade termodinâmica, o comportamento de um dispositivo mecânico, tal como um indicador de temperatura do alimento ou um borrifador contra incêndio é também determinado pelas propriedades mecânicas dos materiais usados. Muitos compostos orgânicos que possuem pontos de fusão acentuados não fornecem as propriedades mecânicas para uso em um dispositivo termomecânico.

Seria desejável ter uma série de materiais orgânicos para os quais as propriedades de fusão poderíam variar,

4/55 enquanto mantendo um perfil de fusão acentuado e que possuíssem as propriedades mecânicas necessárias para uso em um dispositivo termomecânico. Materiais ideais (i) possuem um ponto de fusão entre cerca de 50 e cerca de 120°C; (ii) não são tóxicos aos seres humanos; (iii) possuem uma pressão de vapor inferior em temperaturas nas quais são usados; (iv) são estáveis em temperaturas elevadas e umidade; (v) possuem odor mínimo; (vi) possuem uma taxa rápida de cristalização; (vii) são de baixo custo; (viii) são prontamente produzidos em alta pureza; e (ix) demonstram um perfil de fusão acentuado caracterizado por uma alteração brusca na viscosidade com uma alteração de temperatura.

Breve Resumo

Os aspectos que se seguem e concretizações dos mesmos descritos e ilustrados a seguir são exemplares e ilustrativos, não limitando o escopo da invenção.

Em alguns aspectos um material de comutação termossensível (TSM) é provido compreendendo: (a) um material à base de composto orgânico de peso molecular baixo (LMWOC) possuindo um ponto de fusão de cerca de 50-120°C e (b) um agente de reforço possuindo um peso molecular de cerca de 500 a 5.000 Da como um componente menor, onde a composição possui resistência mecânica| aumentada em comparação ao material à base de composto orgânico de peso molecular baixo e substancialmente o mesmo ponto de fusão e expansão de ponto de fusão como o composto orgânico de peso molecular baixo.

Em algumas concretizações o agente de reforço possui um ponto de amolecimento ou ponto de fusão de pelo menos cerca de 10°C acima da temperatura de fusão do composto orgânico

5/55 de peso molecular baixo. Em algumas concretizações, o agente de reforço possui um ponto de amolecimento ou ponto de fusão de pelo menos cerca de 15°C acima da temperatura de fusão do material à base de composto orgânico de peso molecular baixo.

Em algumas concretizações, o agente de reforço está presente em uma quantidade de 20% ou menos. Em algumas concretizações, o agente de reforço está presente em uma quantidade de 10% ou menos.

Em algumas concretizações, a composição possui uma resistência mecânica abaixo de sua temperatura de fusão que é pelo menos 10% maior que a resistência mecânica do material à base de composto orgânico de peso molecular baixo.

Em algumas concretizações, a composição possui uma expansão de ponto de fusão de 10°C ou menos. Em algumas concretizações, a composição possui uma expansão de ponto de fusão de 7°C ou menos.

Em algumas concretizações, o composto orgânico é selecionado do grupo consistindo em ácidos n-alquil carboxílicos, n-alquil benzamidas, bis n-alquil amidas e alcoóis n-alquílicos.

Em algumas concretizações, o agente de reforço é selecionado do grupo consistindo em uma resina, uma resina polimerizada, um éster de resina, um copolímero de etileno/ácido acrílico, um hidrocarboneto não polar, uma monoamida, uma cera de polietileno, uma resina alifática ou cicloalifática e um éster pentaeritritol. Em algumas concretizações, o agente de reforço é um aglutinante. Em algumas concretizações, o agente de reforço é amorfo.

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Em algumas concretizações, o agente de reforço possui uma cristalinidade total de menos de 10 J/g. Em algumas concretizações, o agente de reforço é cristalino. Em algumas concretizações, o agente de reforço possui um aquecimento de fusão de cerca de menos de 10 J/g.

Em um aspecto correlato é provida uma composição de material de comutação termossensível (TSM) possuindo uma resistência mecânica aumentada e uma faixa de temperatura de fusão estreita compreendendo: cerca de 80% a cerca de 99% de um primeiro material à base de composto orgânico de peso molecular baixo, cristalino, não polimérico (LMWOC) possuindo uma expansão de ponto de fusão de cerca de 10°C e cerca de 1% a cerca de 20% de um agente de reforço, onde o material de comutação termossensível possui uma resistência mecânica abaixo de sua temperatura de fusão que é pelo menos 10% maior que a resistência mecânica do primeiro material à base de composto orgânico de peso molecular baixo, cristalino, não polimérico.

Em algumas concretizações a composição de TSM possui uma faixa de temperatura de fusão estreita de cerca de menos de 10°C.

Em algumas concretizações, o agente de reforço é amorfo. Em algumas concretizações, o agente de reforço possui uma cristalinidade total de menos de 10 J/g. Em algumas concretizações, o agente de reforço é cristalino.

Em algumas concretizações, o agente de reforço é monomérico. Em algumas concretizações, o agente de reforço é polimérico. Em algumas concretizações, o agente de reforço possui um peso molecular de cerca de 500 a cerca de 5.000 Da.

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Em algumas concretizações, o primeiro material à base de composto orgânico de peso molecular baixo, cristalino, não polimérico é selecionado do grupo consistindo em uma dialquil amida, n-alquil benzamida, um ácido carboxílico alifático ou aromático, um álcool alifático, um alcano, um éster e uma cetona.

Em algumas concretizações do TSM, o agente de reforço é um composto orgânico possuindo um ponto de fusão ou amolecimento de pelo menos 10°C maior que o ponto de fusão ou amolecimento do primeiro material à base de composto orgânico de peso molecular baixo, cristalino, não polimérico; e possui como um faixa de fusão de cerca de menos de 15°C.

Em outro aspecto correlato, é provida uma composição de material de comutação termossensível, compreendendo: (a) pelo menos dois ácidos graxos homólogos, cada um possuindo uma resistência mecânica, e (b) um agente de reforço possuindo um peso molecular de cerca de 500 a cerca de 5.000 Da e presente em uma quantidade de cerca de menos de 20% onde a composição possui, pelo menos, resistência mecânica 10% maior em relação a cada um dos ácidos graxos.

Em algumas concretizações a mistura de dois ou mais ácidos graxos inclui pelo menos um ácido graxo selecionado do grupo consistindo em ácidos graxos C14, ácidos graxos C16 e um ácido graxo C18. Em algumas concretizações, a mistura compreende adicionalmente um ácido graxo C22. Em algumas concretizações, o ácido graxo de peso molecular mais baixo é pelo menos 50% da mistura de ácidos graxos.

Em outro aspecto é provido um dispositivo compreendendo qualquer uma das composições de TSM descritas acima. Em

8/55 algumas concretizações, o dispositivo é um dispositivo termossensível. Em algumas concretizações é provido um sensor de temperatura compreendendo uma composição conforme descrita acima. Em algumas concretizações, o sensor é descartado seguindo-se um uso simples. Em algumas concretizações o sensor é reutilizável.

Em algumas concretizações, o dispositivo é um acionador termomecânico compreendido de um elemento fixo que consiste em uma composição conforme descrita acima e pelo menos um elemento móvel acoplado ao elemento fixo, onde o elemento móvel é induzido a mover quando o elemento fixo é exposto a uma faixa de temperatura.

Em algumas concretizações o dispositivo é um dispositivo termomecânico possuindo pelo menos um lúmen e dito material forma um tampão temporário no lúmen o tampão sendo deslocado quando aquecido a uma temperatura.

Além dos aspectos exemplares e concretizações descritas acima, aspectos adicionais e concretizações ficarão claros com referência aos desenhos e por estudo das descrições que se seguem.

Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 mostra os resultados da análise de ΤΜΆ usando as formulações 7, 8 e 9 na Tabela 1. O gráfico indica as alterações dimensionais em cada formulação como uma função da temperatura.

A figura 2 mostra os resultados da análise de DSC usando as formulações 7, 8 e 9 na Tabela 1. O gráfico indica temperaturas de fusão máximas e larguras máximas em metade da altura máxima.

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A figura 3 mostra os resultados da análise de DSC usando formulações 4 e 5 na Tabela 1. O gráfico indica temperaturas de fusão máximas e larguras máximas em metade da altura máxima.

A figura 4 mostra os resultados da análise de DSC usando formulações 18, 23 e 24 na Tabela 1. O gráfico indica temperaturas de fusão máximas e as larguras máximas em metade da altura máxima.

As figuras 5A-5G ilustram um primeiro dispositivo indicador de temperatura usando as presentes composições de TSM.

As figuras 6A-6D ilustram um segundo dispositivo indicador de temperatura usando as presentes composições de TSM.

As figuras 7A-7E ilustram um dispositivo borrifador contra incêndio usando as presentes composições de TSM.

Descrição Detalhada

I. Definições

Antes de descrever os métodos e composições apresentados, serão fornecidas as definições que se seguem para fins de esclarecimento. Os termos e abreviaturas não definidos no presente documento apresentam os seus significados comuns conforme usados na arte:

Conforme empregada no presente documento alquila se refere aos grupos alquila monovalentes possuindo 1 a 40 átomos de carbono, preferivelmente de 1 a 30 átomos de carbono e mesmo de 10 a 20 átomos de carbono. Este termo é exemplificado por grupos, tais como, metila, etila, npropila, iso-propila, n-butila, isobutila, sec-butila, tbutila, n-pentila, isoamila, n-hexila e semelhantes.

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Conforme empregada no presente documento, alquila substituída se refere a um grupo alquila monovalente, possuindo um ou mais substituintes selecionados do grupo consistindo em alcóxi, alcóxi substituído, acila, acilamino, amino, amino substituído, aminoacila, arila, arila substituída, arilóxi, arilóxi substituído, ciano, halogênio, hidroxila, nitro, carboxila, ésteres carboxila, cicloalquila, cicloalquila substituída, heteroarila, heteroarila substituída, heterocíclico e heterocíclico substituído.

Conforme empregado no presente documento alcóxi se refere ao grupo alquila-O- que inclui como exemplo, metóxi, etóxi, n-propóxi, iso-propóxi, n-butóxi, t-butóxi, sec-butóxi, n-pentóxi e semelhantes. Alcóxi substituído se refere ao grupo alquil-0 substituído.

Conforme empregada no presente documento alquenila se refere a um grupo alquenila monovalente possuindo de 1 a 40 átomos de carbono e mais preferivelmente 1 a 30 e mesmo 10 a 20 átomos de carbono e possuindo pelo menos 1 sítio de insaturação de alquenila. O termo alquenila engloba qualquer uma e todas combinações de isômeros cis e trans que surgem da presença de insaturação.

Conforme empregada no presente documento alquenila substituída se refere aos grupos alquenila possuindo de 1 a 3 substituintes e preferivelmente 1 a 2 substituintes selecionados do grupo consistindo em alcóxi, alcóxi substituído, acila, acilamino, amino, amino substituído, aminoacila, arila, arila substituída, arilóxi, arilóxi substituído, ciano, halogênio, hidroxila, nitro, carboxila, ésteres carboxílicos, cicloalquila, cicloalquila

11/55 substituída, heteroarila, heteroarila substituída, heterocíclico e heterocíclico substituído contanto que a substituição hidroxila não seja em um átomo de carbono da vinila.

Conforme empregada no presente documento arila se refere a um grupo carbocíclico aromático monovalente de 1 a 40 átomos de carbono possuindo um anel simples (por exemplo, fenila) ou múltiplos anéis condensados (por exemplo, naftila ou antrila) os anéis condensados podendo ou não ser aromáticos (por exemplo, 2-benzoxazolinona, 2H-1,4benzoxazin-3(4H)-ona-7-il e semelhantes) contanto que o ponto de anexação seja a um átomo do anel aromático. Arilas preferidas incluem fenila e naftila, por exemplo, 2-naftila.

Conforme empregada no presente documento, arila substituída se refere aos grupos arila que são substituídos com 1 a 3 substituintes e preferivelmente 1 a 2 substituintes selecionados do grupo consistindo em hidróxi, acila, acilamino, alquila, alquila substituída, alcóxi, alcóxi substituído, alquenila, alquenila substituída, amino, amino substituído, aminoacila, arila, arila substituída, arilóxi, arilóxi substituído, cicloalcóxi, cicloalcóxi substituído, carboxila, ésteres carboxílicos, ciano, cicloalquila, cicloalquila substituída, halo, nitro, heteroarila, heteroarila substituída, heterocíclico, heterocíclico substituído, heteroarilóxi, heteroarilóxi substituído, heterociclilóxi e heterociclilóxi substituído.

Conforme usado no presente documento, heteroarila se refere a um grupo aromático monovalente de 1 a 40 átomos de carbono, preferivelmente de 1 a 30 átomos de carbono e mesmo 10 a 20 heteroátomos selecionados do grupo consistindo em

12/55 oxigênio, nitrogênio e enxofre dentro do anel. Tais grupos heteroarila podem ter um anel simples (por exemplo, piridila ou furila) ou múltiplos anéis condensados (por exemplo, indollizinila ou benzotienila). Heteroarilas preferidas incluem quinolinila, piridila, pirrolila, indolila, tiofenila e furila. Os átomos de nitrogênio e/ou enxofre dentro do anel podem ser opcionalmente oxidados para prover funcionalidades de N-óxido (NO), S (O) e S(0)2. Heteroarila substituída se refere aos grupos heteroarila que são substituídos com 1 a 3 substituintes selecionados do mesmo grupo de substituintes definidos para arila substituída.

Conforme empregado no presente documento amino se refere ao grupo -NH2. Amino substituído se refere ao grupo -NR'R onde R' e R são independentemente selecionados do grupo consistindo em hidrogênio, alquila, alquila substituída, alquenila, alquenila substituída, arila, arila substituída, cicloalquila, cicloalquila substituída, heteroarila, heteroarila substituída, heterocíclico, heterocíclico substituído e quando R^z e R estiverem ligados, em conjunto com o nitrogênio ligado aos mesmos, para formar um grupo heterocíclico ou heterocíclico substituído contanto que R' e R não sejam ambos hidrogênio.

Conforme empregada no presente documento carboxila se refere a -COH ou seus sais farmaceuticamente aceitáveis.

Conforme empregada no presente documento, acila se refere aos grupos H-C(O)-, alquila-C(0)-, alquila-C(O) substituída, alquenila-C(0)-, alquenila-C(O)-substituída, cicloalquila-C(O)-, cicloalquila-C(0)- substituída, arilaC(0)-, arila-C(O)-substituída, heteroarila-C(O)-,

13/55 heteroarila-C(O) substituída, heterocíclico-C(Ο)-, e heterocíclico-C(O)-substituídos.

Conforme empregada no presente documento aglutinação em todas as suas formas se refere geralmente à propriedade de ser pegajoso(a) ao toque.

II. Materiais de Comutação de Temperatura

Os presentes materiais de comutação de temperatura (TSM) são composições compreendendo um agente de reforço e um material à base de composto orgânico de peso molecular baixo (LMW)(LMWOC). TSM possui temperaturas de transição térmica estreitas e resistência mecânica aumentada em comparação aos compostos orgânicos de fusão por precisão (PMOC), que são geralmente compostos orgânicos de peso molecular alto ou materiais poliméricos. TSM a serem descritos representam uma classe nova e útil de materiais termossensíveis, que possuem aplicações onde são necessárias as composições de temperatura de fusão estreita e alta resistência.

TSM preferidos possuem uma transição térmica bem definida de uma fase sólida para uma fase líquida (isto é, ponto de fusão) entre cerca de 50°C e cerca de 120°C. TSM preferidos se fundem como uma mistura dentro de uma faixa de temperatura expandida (ou expandida) de cerca de 15°C. Muitos TSM se fundem dentro de uma faixa expandida de cerca de 10°C ou mesmo cerca de 7°C ou menos. Todos os pontos de fusão descritos no presente documento foram determinados usando calorimetria de varredura diferencial em uma taxa de varredura de 10°C por minuto (calculada com base na largura máxima de fusão em metade da altura máxima). Um versado na técnica apreciará que as larguras máximas observadas usando

14/55 calorimetria de varredura dependem da taxa de alteração da temperatura durante análise. Taxas de varredura diferentes produzirão larguras máximas diferentes.

O TSM preferido possui ponto de fusão e/ou temperatura expandida substancialmente iguais aos do LMWOC que ele compreende. Por exemplo, o ponto de fusão ou expansão de um TSM pode estar dentro de 3°C, dentro de 2°C ou mesmo dentro de 1°C de seu componente LMWOC. TSM pode ter uma resistência abaixo de seu ponto de fusão que é de pelo menos 5%, pelo menos 10% ou mesmo pelo menos cerca de 15% ou mais que a resistência de seu componente de LMWOC.

As propriedades térmicas e mecânicas de TSM podem ser testadas por montagem de um dispositivo de teste onde os componentes são mantidos juntos por um TSM e submetidos ao estresse mecânico em temperaturas diferentes para medir sua resistência. Tais ensaios são geralmente empregados para medir a resistência dos adesivos convencionais. Um dispositivo exemplar montado usando TSM é um sensor de temperatura descartável, tal como o dispositivo descrito no presente documento. Vários outros dispositivos podem ser feitos.

TSM preferido exibe faixas de expansão de temperatura de disparo/detonação estreitas quando usado para preparar tais dispositivos. As expansões de temperatura de disparo estão dentro de cerca de + 2 °C de uma temperatura de interesse ou mesmo dentro de cerca de ± 1°C de uma temperatura de interesse. Consequentemente, a expansão da temperatura de disparo é de cerca de 5°C ou menos, 4°C ou menos ou mesmo 3°C ou menos.

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Materiais adicionais podem ser acrescentados às composições de TSM, à medida que eles substancialmente não afetem a resistência e expansão do ponto de fusão. Materiais adicionais exemplares incluem, porém não estão limitados aos emulsificadores e agentes tensoativos.

O TSM pode ser usado em vários produtos comerciais, mais notavelmente aqueles requerendo baixa toxicidade, custo baixo, alta resistência, composição termossensível de faixa de fusão estreita.

Agentes de reforço e LMWOC exemplares são descritos a seguir, juntamente com as formulações exemplares e dados físicos correlates.

III. Agentes de Reforço

Agentes de reforço são materiais orgânicos convencionalmente adicionados às composições poliméricas de peso molecular alto (HMW) para aumentar sua resistência mecânica. A resistência é tipicamente demonstrada por resistência aumentada em tensão, compressão, cisalhamento ou combinações dos mesmos. A resistência aumentada pode ser concretizada em resistência adesiva aumentada ou aglutinação aumentada. Uma classe de agente de reforço que é apropriada para emprego no TSM é a dos aglutinantes . Um emprego bem conhecido dos agentes de reforço é na preparação dos adesivos sensíveis à pressão, incluindo o tipo fusão a quente.

Os agentes de reforço são tipicamente compostos de peso molecular baixo (500-5.000 Da) que incluem produtos ocorrendo naturalmente derivados de materiais de planta. Uma classe maior de agentes de reforço se constitui nas resinas, que podem ser isomerizadas para redispor cadeias de ligação

16/55 dupla carbono-carbono (C-C) e/ou reagidas com alcoóis para produzir ésteres de resina. A seleção de resinas, isômeros e ésteres determina as propriedades de reforço.

Agentes de reforço sintéticos geralmente incluem resinas de hidrocarboneto e resinas de hidrocarboneto hidrogenadas. Cargas de alimentação C5 e C9 são geralmente empregadas como materiais de partida para produzir agentes de reforço sintéticos, embora esta terminologia seja frequentemente usada por conveniência ao invés da exatidão técnica. Cargas de alimentação C5 (alifáticas) incluem eis e trans-1,3-pentadieno, 2-metil-2-buteno, ciclopentadieno, ciclopenteno e semelhantes. Cargas de alimentação C9 (aromáticas) incluem viniltolueno, diciclopentadieno, indeno, metilindeno, estireno, metilestireno, acetato de vinil-etileno e semelhantes. Cargas de alimentação preferidas são prontamente obtidas de forma barata e minimamente tóxicas. C5, C9 ou outras cargas de alimentação ou misturas das mesmas podem ser polimerizadas para produzir uma resina rígida usando um catalisador de ácido de Lewis, em uma temperatura e pressão pré-selecionadas para obter um produto com um peso molecular desejado. Agentes de reforço sintéticos bem como os ocorrendo naturalmente podem ser modificados por hidrogenação para remover ligações duplas, pelo que formando resinas de hidrocarboneto hidrogenadas.

Agentes de reforço à base de resina exemplares incluem (poli)terpenos, hidrocarbonetos monoméricos e/ou de petróleo polimerizados, resinas fenólicas, resinas fenólicas de terpeno, resina coumarona-indeno, resina de hidrocarboneto alifática, resina de hidrocarboneto aromática, resina de hidrocarboneto copolimerizável alifática/aromática, resina

17/55 de hidrocarboneto alicíclica, resina de hidrocarboneto terpeno, resina de estireno de peso molecular baixo, resina de hidrocarboneto de resina, resinas do tipo fenol-aldeído fórmico, polibuteno, polibutadieno líquido, poliéster polimerizado especial, agente de reforço à base de turpentina, resina de xileno-aldeído fórmico e aldeído fórmico fenólico de butila terciário.

Resinas mistas de C5/C9 (alifáticas/aromáticas) comercialmente disponíveis e hidrocarbonetos termicamente reativos incluem aglutinantes, tais como, ESCOREZ, WINGTACK, PICOLYTE, PICCOTAC, REGALREZ, HERCOTAC, NOVARES TK e RIBETAK (Tabela 2). Alguns produtos comerciais estão disponíveis nas faixas de pesos moleculares com diferentes temperaturas de amolecimento. Por exemplo, a família do ESCOREZ 5300 de resinas de hidrocarboneto cicloalifáticas (isto é, com base em terpeno) e a família do ESCOREZ 5600 das resinas de hidrocarboneto cicloalifáticas modificadas estão disponíveis conforme mostrado a seguir. Vários destes compostos foram testados nas formulações de TSM exemplares. Os nomes, composições, propriedades e fontes de vários agentes de reforço são providos na Tabela 2. Os agentes de reforço são também descritos nas referências apropriadas (por exemplo, Schlademan (1999) Tackifier Resins, in Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology, páginas 609-631).

	Produto ESCOREZ
	5380	5300	5320	5340	5600	5615	5637	5690
Temperatura (°C)	85	105	122	140	103	118	130	90
Peso molecular (Da)	370	420	430	460	520	560	500	480

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Os agentes de reforço ideais para uso nas presentes composições possuem um peso molecular de cerca de 500 a cerca de 5.000 Da e são tanto não cristalinos (isto é, amorfos) quanto possuem uma cristalinidade total de menos de 10 J. Quando o LMWOC for um ácido graxo, os agentes de reforço com cristalinidade total mais alta ou mesmo os agentes de reforço cristalinos podem também produzir resultados aceitáveis.

O agente de reforço pode ter um ponto de amolecimento/fusão de pelo menos cerca de 10°C, pelo menos cerca de 15°C ou pelo menos cerca de 20°C acima daquele do LMWOC na composição. O agente de reforço seria solúvel em um LMWOC fundido/derretido pré-selecionado em cerca de 5-10°C acima de seu ponto de fusão.

Um aspecto do TSM é que o agente de reforço está presente apenas como um componente menor. Nas concretizações preferidas, o agente de reforço está presente em uma quantidade de cerca de 1-20%, de cerca de 1-15%, de cerca de 1-10%, de cerca de 1-7,5%, de cerca de 2-7,5% ou mesmo de cerca de 3-7%. O agente de reforço seria combinado com um material de hidrocarboneto de LMW que é pelo menos 95% puro, pelo menos 98% puro ou mesmo pelo menos 99% puro.

IV - Composições de Material Orgânico de Peso Molecular Baixo

Materiais à base de composto orgânico de peso molecular baixo (LMW) (LMWOC) são materiais não poliméricos, separados, que servem como o componente maior do TSM presente. Em algumas concretizações, TSM compreende um LMWOC simples. Em outras concretizações, TSM compreende vários LMWOC.

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LMWOC preferidos (se um composto simples ou vários compostos) possuem um ponto de fusão acentuado de cerca de 50-120°C, cerca de 50-100°C ou mesmo cerca de 80-120°C e possui uma faixa de expansão de ponto de fusão de cerca de menos de 10°C. O LMWOC é pelo menos 95% puro, pelo menos 98% puro ou mesmo pelo menos 99% puro. Especificamente quando os LMWOC forem usados nos campos alimentício e médico, os compostos são preferivelmente de baixa toxicidade. O baixo custo também pode ser uma consideração.

LMWOC exemplares são compostos orgânicos não poliméricos, cristalinos, incluindo alquil benzamidas C12C18, bisalquilamidas C12-C16, benzamidas C8-C22, dialquil amidas C8-C18, ácidos n-alquil carboxílicos C12-C22, ésteres (por exemplo, ésteres de alquila), hidrocarbonetos C14-C44, éteres (por exemplo, éteres dialquílicos), alcoóis n-alquila ou diois, cetonas (por exemplo, dialquil cetonas, tais como, miristona (C14), palmitona (C16), e estearona (C18)), anilidas (por exemplo, n-alquil anilidas C12-C18), ftalimidas, ésteres de ftalato, ftalamidas, ésteres de ortoftalato, ortoftalamidas e derivados e outro LMWOC identificado no presente documento e conhecido na técnica. Quando os LMWOC se constituírem em ácidos graxos, ácidos graxos C14-C22 serão aceitáveis. Ácidos graxos C14, C16 e C18 são preferidos porque eles são prontamente aceitáveis na forma pura apropriada. Quando os LMWOC forem cetonas, eles podem ser referidos por especificação do ácido a partir do qual eles derivaram, por exemplo, uma cetona derivada de ácido esteárico (por exemplo, estearona), uma cetona derivada de ácido palmítico (palmitona), uma cetona derivada

20/55 de ácido behênico (behenona) e semelhantes. Cetonas exemplares são cetonas alifáticas.

Em algumas concretizações, os LMWOC possuem uma estrutura do grupo consistindo em materiais da estrutura geral R^X-C(O) -X-Y, onde R¹ é alquila, alquila substituída, alquenila, alquenila substituída, arila, arila substituída ou heteroarila, X é OH, O, N, COOH, CH, CH₂, NH₂, amino substituído ou uma ligação e Y é uma alquila, alquila substituída, alquenila, alquenila substituída, arila, arila substituída, heteroarila, H ou ausente. Em outras concretizações os LMWOC são selecionados de um hidrocarboneto possuindo entre cerca de 12-44 átomos de carbono; um álcool possuindo entre cerca de 12 e 22 átomos de carbono; um éter (R³-C (O)-R⁴) , onde R³ e R⁴ são independentemente uma alquila possuindo entre cerca de 8-20 átomos de carbono; e um ftalato.

Em algumas concretizações, o LMWOC possui a estrutura geral R^x-C (O) -NH-R² onde R¹ é arila e R² são alquilas saturadas possuindo entre 8-22 átomos de carbono. As alquilas saturadas podem ser selecionadas independentemente. Em algumas concretizações, o LMWOC possui a estrutura geral R¹-C(O)-OH onde R¹ é uma alquila saturada possuindo entre 822 átomos de carbono. Em algumas concretizações, R¹ possui 12 átomos de carbono (ácido láurico), 14 átomos de carbono (ácido mirístico; MA) , 16 átomos de carbono (ácido palmítico; PA) , 18 átomos de carbono (ácido esteárico), 20 átomos de carbono, (ácido araquídico), 22 carbonos (ácido behênico), ou 24 átomos de carbono (ácido lignocérico). Em algumas concretizações, o primeiro material possui a estrutura geral R¹-C(O)-O-Y, onde R¹ e Y são

21/55 independentemente uma alquila saturada possuindo entre 8-22 átomos de carbono. Ainda nas concretizações adicionais, o primeiro material possui a estrutura geral R¹-C(O)-N-Y, onde R¹ é uma alquila saturada possuindo entre 8-22 átomos de carbono e Y é arila.

Em algumas concretizações, o LMWOC possui a estrutura geral R³-C (O)-NH-R⁴ onde R³ é arila e R⁴ é uma alquila saturada possuindo entre 8-22 átomos de carbono, onde o número de átomos de carbono em R³ difere do número de átomos de carbono em R⁴ por um valor absoluto de quatro ou menos. Em algumas concretizações, o LMWOC possui a estrutura geral R³-C(O)-OH, onde R³ é uma alquila saturada possuindo entre 822 átomos de carbono e onde o número de átomos de carbono em R³ difere do número de átomos de carbono em R¹ por um valor absoluto de quatro ou menos.

Ainda em concretizações adicionais, o LMWOC é uma composição que resulta da mistura de LMWOC semelhante ou diferente, tais como aqueles descritos no presente documento. Por exemplo, o LMWOC pode resultar da mistura de uma cetona, aldeído ou ácido orgânico com uma amida para produzir uma combinação eutética. Tais composições são referidas no presente documento como LMWOC eutético, que são englobadas pelo termo LMWOC a menos que excluído por condição ou pelo contexto. Um LMWOC eutético específico é a mistura de estearamida estearílica (por exemplo, Kemamide S180) e estearona. Este uso desta amida na produção de LMWOC eutético se distingue de seu uso como um agente de reforço. Foi descoberto que a adição de um agente de reforço, tal como, Escorez 1315 a uma composição eutética aumenta sua resistência de tração enquanto diminui sua expansão de

22/55 disparo. Este resultado é inesperado, em vista da técnica anterior, uma vez que uma mistura demonstra tipicamente um ponto de fusão mais amplo que uma substância pura. Espera-se que outras composições eutéticas se comportem de modo semelhante na presença de um agente de reforço

Em algumas concretizações, o TSM consiste em um LMWOC simples e um agente de reforço simples. Em outras concretizações, um ou mais LMWOC podem ser usados em combinação com um ou mais agentes de reforço. Formulações compreendendo vários LMWOC (por exemplo, ácidos graxos, alquil amidas e benzamidas) são mostradas na Tabela 1. Inesperadamente, alguns destes LMWOC misturados produziram TSM com máximas de fusão, característica de TSM contendo LMWOC. Quando o LMWOC é uma combinação de ácidos graxos, o ácido de peso molecular mais baixo estaria em abundância (isto é, mais de 50% do material).

Os LMWOC possuem várias vantagens em relação aos materiais poliméricos convencionais, que são usados em algumas composições sensíveis a temperatura. Por exemplo, LMWOC são prontamente disponíveis na forma purificada e representam uma população homogênea de moléculas (dentro da pureza e outros limites conforme aplicáveis), enquanto os materiais poliméricos são tipicamente disponíveis em faixas de tamanhos, que são inerentemente heterogêneas. LMWOC são em sua maior parte ácidos graxos e seus derivados, os quais são renováveis e ocorrem naturalmente, enquanto os materiais poliméricos são em sua maior parte, à base de petróleo, sendo não renováveis e com preço em ascendência. Além disso, LMWOC são facilmente misturados em temperaturas mais baixas

23/55 para facilitar e aperfeiçoar a mistura e promover uniformidade nas misturas.

V. Ciclagem de Temperatura

Um aspecto do presente TMS é sua capacidade de manter suas características de fusão através de múltiplos ciclos de aquecimento. Os polímeros naturais, tais como borrachas, materiais celulósicos e outros materiais biológicos possuem utilidade limitada para a maioria dos processos de ciclagem de temperatura, uma vez que as alterações dependentes de temperatura em suas propriedades físicas são geralmente irreversíveis.

TSM pode ser ciclado várias vezes através de seu ponto de fusão sem alteração de sua estrutura básica. Este aspecto permite que o TSM seja usado em dispositivos não descartáveis (isto é, reutilizáveis) para medição e/ou indicação das transições de temperatura. Dispositivos exemplares podem ser usados duas, três ou mais vezes.

Um versado na técnica reconhecerá que uma vez disparado em resposta a uma temperatura elevada, um dispositivo compreendendo um TSM pode precisar de recomposição para a posição de temperatura baixa. Isto é tipicamente realizado por reversão manual (ou através de máquina) de um dispositivo disparado para a posição de temperatura baixa (enquanto o dispositivo está acima da temperatura de disparo) e então resfriamento do dispositivo para solidificar o TSM.

VI. Dispositivos Compreendendo Composições de TSM

A capacidade de produzir TSM com uma temperatura e transição baixa e alta resistência, permite a fabricação e uso de indicadores descartáveis e outros de temperatura para

24/55 uma grande variedade de usos nos campos alimentício e médico. Especificamente, a composição de TSM pode ser usada para fabricar um dispositivo que dispare com a temperatura entre cerca de 50-120°C, na qual é realizada a maior parte da preparação dos alimentos. Esta faixa também engloba

temperatura	fisiológica	(por	exemplo,	de mamíferos),
temperaturas	ambientes	no interior e	exterior,	etc.
Consequentemente, os métodos e	composições	apresentados	são
úteis para	preparação	de	um indicador mecânico	de
temperatura	para uma	ampla	faixa de	aplicações	de

sensibilidade, onde o alcance de uma temperatura crítica causa uma alteração de fase no TSM, permitindo qualquer número de formas de movimento mecânico.

Um uso exemplar para os métodos e composições apresentados é para indicadores descartáveis para medição da temperatura abaixo da superfície de carnes ou aves, especificamente para garantir cozimento completo de tais produtos alimentícios. Tais indicadores são geralmente referidos como indicadores de temperatura que saltam para fora ou disparam ou dispositivos termossensíveis.

Um dispositivo indicador/controlador de temperatura exemplar inclui um cilindro, que é tipicamente um corpo moldado monolítico fabricado de um material capaz de suportar as temperaturas elevadas encontradas no ambiente de cozimento. Náilon é um material exemplar, embora outros materiais possam ser adaptados para uso no ambiente de cozimento. 0 cilindro pode incluir uma extremidade de cilindro inferior para inserção dentro do alimento e pode ser provido com uma ou mais rebarbas dispostas radialmente próximo à extremidade do cilindro mais baixa para manutenção

25/55 do dispositivo controlador de temperatura no alimento uma vez inserido. O cilindro também inclui um flange anular localizado adjacente à extremidade de cilindro superior. 0 flange pode ser de dimensões radiais variadas, de modo a contatar a superfície do alimento quando o dispositivo controlador de temperatura for inserido para prevenir inserção adicional.

O cilindro, ou elemento fixo se comunica através de um orifício com uma cavidade (ou lúmen) adaptada para conter pelo menos parte de um indicador, tal como um êmbolo, que é disposto através do orifício do cilindro e é mantido em relação deslizável ao mesmo dentro da cavidade. O indicador ou elemento móvel é adaptado para percorrer entre uma posição retraída e uma posição estendida. Podem ser providos dispositivos para inclinar resilientemente o indicador na direção de uma posição, por exemplo, a posição estendida. Um dispositivo de inclinação útil é uma mola. Outro dispositivo de inclinação tira vantagem da tendência natural de determinados materiais de retornarem para uma posição préconformada.

Os dispositivos de retenção são providos para manter o indicador em uma posição retraída contra a força da mola ou outro dispositivo de inclinação antes do uso. Os dispositivos de retenção podem ser uma composição de TSM, conforme descrita no presente documento. O material de retenção é posicionado dentro da cavidade para interferir mecanicamente com o movimento do indicador de uma posição retraída para uma posição estendida, sob força do dispositivo de inclinação.

26/55

Em temperaturas abaixo da temperatura de fusão/amolecimento/fase de transição do TSM, o indicador é mantido em uma posição retraída pelo material de retenção, que pode tomar a forma de um anel adesivo ou tampão impedindo movimento do indicador no cilindro. Seguindo-se a exposição a uma temperatura elevada em ou próximo da temperatura de fusão/amolecimento/fase de transição do TSM, a composição rende, permitindo que o indicador se mova para a posição estendida sob força da mola.

O movimento do indicador para a posição estendida fornece uma indicação visual da obtenção da temperatura especificada; embora o indicador possa ser conectado a um comutador ou usado para iniciar qualquer número de eventos a jusante. Conforme usado no presente documento, rendimento significa derretimento, fusão, plastificação ou se tornar dúctil, maleável ou deformável ao ponto onde o TSM possui resistência insuficiente para manter o indicador em uma posição retraída contra a pressão da mola. Em alguns casos, o TSM pode liquefazer e após isto funcionar como um lubrificante para facilitar o movimento do indicador. Tais dispositivos indicadores de temperatura são descritos, por exemplo, nas Patentes US números 7.204.199, 5.988.102 e 5.799.606 incorporadas aqui como referência. Dispositivos exemplares são descritos nos Exemplos 2 e 3 a seguir.

As presentes composições de TSM podem também ser usadas para substituir ligas eutéticas e outras composições sensíveis à temperatura em dispositivos, tais como, borrifadores contra incêndio. Um borrifador contra incêndio exemplar é descrito no Exemplo 4.

VII. Experimentos Realizados que Sustentam a Invenção

27/55

Em uma série de experimentos realizados que sustentam o presente TSM e aspectos correlates, foram testados vários agentes de reforço em combinação com uma variedade de LMWOC (isto é, alquil benzamidas C12-C18, dialquil amidas C12 a C16, ácidos carboxílicos C14 a C18, ácidos graxos, alcoóis graxos e ésteres graxos) para produzir TSM para teste em indicadores de temperatura descartáveis. Tais dispositivos são apropriados para monitorar a temperatura para cozimento do alimento, tal como, carne, peixe ou ave.

Os dispositivos incluíram um êmbolo carregado com mola em um cilindro, mantidos contra uma mola comprimida. O êmbolo foi mantido no lugar no cilindro por uma composição de teste (TSM) que agiu como um elemento estrutural (isto é, um adesivo) para impedir que o êmbolo se movesse no cilindro sob a força da mola. Quando o dispositivo foi aquecido à temperatura crítica (isto é, o amolecimento, fusão ou temperatura de fase de transição) do TSM, o êmbolo se tornou livre para mover dentro do cilindro sob força da mola. Este movimento serviu como uma indicação visual para ativação do dispositivo, que foi disparado quando do alcance da temperatura crítica. O êmbolo também seria ligado a um comutador ou outro dispositivo para produzir um sinal a jusante. Cerca de 10-20 dispositivos (tipicamente cerca de 15) foram fabricados para testar cada formulação.

Os TSM foram então testados quanto às várias propriedades físicas incluindo o ponto de amolecimento/fusão da composição, a expansão da temperatura de fusão e estabilidade (Tabela 1) . A resistência mecânica foi determinada com um teste de tração, conforme descrito, por exemplo, na Patente US número 7.204.199. A capacidade de um

28/55 indicador de temperatura descartável de suportar peso aumentado em um teste de tração indicou aperfeiçoamento da resistência mecânica da composição de TSM.

Várias formulações contendo agentes de reforço mostraram resistência mecânica aumentada, em comparação ao LMWOC componente na ausência de um agente de reforço. Além disto, várias formulações contendo agentes de reforço não mostraram alteração substancial na temperatura de amolecimento/fusão ou ampliação da expansão da temperatura de fusão. Estes resultados foram inesperados por várias razões. Primeiro, a adição de uma impureza orgânica a um composto orgânico puro é conhecida para abaixar o ponto de fusão total e expansão da máxima da fase de transição. Em segundo lugar, alguns dos LMWOC de componente notavelmente não estão presentes na resistência mecânica em sua forma pura (por exemplo, ácidos graxos) ainda que TSM seja produzido com resistência mecânica substancial.

Outras formulações contendo um LMWOC e agente de reforço mostraram expansão da máxima em comparação ao LMWOC de componente. Estes resultados foram conforme o esperado em vista da técnica anterior. Assim, apenas um subconjunto das formulações de TSM testadas demonstrou ambas máximas de fusão estreita e resistência aumentada. Formulações exemplares, e dados obtidos, das mesmas são descritos na Tabela 1 a seguir. Informação adicional relacionada aos agentes de reforço é mostrada na Tabela 2 a seguir.

Calorimetria de varredura diferencial (DSC) foi realizada em uma taxa de 10 °C por minuto em algumas formulações de TSM e seu componente de LMWOC para comparar e medir suas temperaturas de fusão e expansões de temperatura.

29/55

Além disto, análise mecânica térmica (TMA) foi realizada para medir a alteração nas dimensões (μτη) , como uma função da temperatura (°C). Resultados exemplares são mostrados nas figuras 1-4.

A figura 1 mostra os resultados da análise TMA usando formulações de benzamida C12:C14 não contendo agente de reforço, ESCOREZ 5380 a 5% ou UNILIN 425 a 5% (isto é, formulações 9, 8 e 7, respectivamente na Tabela 1). Os dados mostram que a curva de transição de fase da formulação de benzamida C12:C14 não mudou substancialmente quando da adição do agente de reforço ESCOREZ 5380. Contudo, adição de agente de reforço UNILIN 425 alterou significativamente as propriedades de amolecimento e expandiu a curva de transição de fase, demonstrando que agentes de reforço cristalinos são geralmente inaceitáveis como agentes de modificação para LMWOC do tipo amida.

A figura 2 mostra os resultados da análise de DSC empregando as mesmas formulações de benzamida C12:C14. A adição de UNILIN 425 comutou e expandiu a máxima de fusão da formulação de benzamida C12:C14 significativamente mais que a adição de ESCOREZ 5380. Estes resultados são consistentes com as propriedades do dispositivo na Tabela 1, onde a adição de ESCOREZ 5380 à formulação de benzamida C12:C14 resultou em um dispositivo com uma temperatura estreita, temperatura expandida e alta resistência, enquanto a adição de UNILIN 425 resultou em um dispositivo com uma temperatura de expansão ampla.

A figura 3 mostra os resultados da análise de DSC usando behenato de behenila com ou sem AC WAX 573 como um agente de reforço (isto é, formulações

4,

30/55 respectivamente; na Tabela 1) . A adição de AC WAX 573 abaixou significativamente o ponto de fusão e aumentou a expansão do ponto de fusão da formulação de behenato de behenila. Estes resultados são consistentes com as propriedades do dispositivo mostradas na Tabela 1, onde a adição de AC WAX 573 também abaixou o ponto de fusão e aumentou a expansão do ponto de fusão, tornando a formulação inapropriada para uso conforme descrito. Isto demonstra novamente que os agentes de reforço cristalinos não são 10 aceitáveis para modificação de LWMOC à base de éster.

A figura 4 mostra os resultados da análise de DSC usando formulações de ácido graxo C16 não contendo agente de reforço, LICOLUB WE40 a 5% ou LICOLUB WE40 a 15% (Isto é, formulações 18, 23 e 24 respectivamente na Tabela 1).

Enquanto a adição de LICOLUB WE40 a 5% comutou minimamente o ponto de fusão da formulação de ácido graxo e realmente reduziu a temperatura de expansão, a adição de LICOLUB WE40 a 15% comutou mais significativamente a temperatura de fusão e começou a ampliar a máxima de fusão. Estes resultados são 20 consistentes com as propriedades do dispositivo mostradas na Tabela 1, onde a formulação contendo LICOLUB WE40 a 5% demonstrou uma expansão de temperatura estreita e alta resistência, enquanto a formulação contendo LICOLUB WE40 a 15% possui uma expansão de temperatura mais ampla.

Este resultado é surpreendente em vista da verificação de que os agentes de reforço cristalinos não são aceitáveis para uso com amida ou LWMOC à base de éster. Além disto, enquanto ácidos graxos geralmente não possuem resistência mecânica ou uso em um dispositivo termomecânico, foi 30 verificado que os ácidos graxos podem ser reforçados sem

31/55 degradação de suas propriedades térmicas por adição de pequenas quantidades de agente de reforço tanto cristalino quanto amorfo possuindo um peso molecular de cerca de 500 a 5.000 Da e um ponto de fusão ou amolecimento em pelo menos cerca de 10°C em relação ao LMWOC de ácido graxo. Embora a razão para estes resultados não seja conhecida, isto pode estar relacionado à tendência a dimerização incomum dos ácidos graxos.

Quando testados, os dados de DSC e TMA foram geralmente consistentes com os dados obtidos usando indicadores de temperatura descartáveis. Uma vez que o teste nos indicadores descartáveis proveu adicionalmente dados relacionados à resistência da composição, tais dados foram considerados mais úteis para avaliação das várias formulações testadas.

Várias outras concretizações dos métodos e composições apresentados serão aparentes aos versados na técnica mediante leitura da revelação.

Exemplos

Os exemplos que se seguem são apenas ilustrativos e de modo algum se destinam a limitação.

Exemplo 1: Formulações

As formulações mostradas na Tabela 1 foram preparadas usando métodos padrão. Temperatura de transição, expansão e dados de integridade estrutural foram obtidos usando as formulações nos dispositivos indicadores de temperatura descartáveis, exemplares. A integridade estrutural foi determinada usando um teste de tração, onde o êmbolo/haste foi tracionado com um peso em suspensão, enquanto o cilindro foi preso em uma posição fixa (vide, por exemplo, Patente US

32/55 número 7.204.199; Volk Enterprises, Inc. (Turlock, CA) ) .

Quando presentes, os números entre parêntesis na Tabela 1 indicam a composição total da formulação. Informações adicionais relacionadas aos agentes de reforço são mostradas 5 na Tabela 2.

Análises de DSC e TMA foram realizadas em algumas formulações usando um instrumento Universal V3,0G TA. Os resultados geralmente concordam com aqueles obtidos empregando os dispositivos indicadores de temperatura descartáveis. Os resultados de DSC e TMA exemplares são mostrados nas figuras 1-4.

Tabela 1: Composições de TSM Exemplares

	Hidrocarboneto de LMW*	Aditivo	%	Propriedades do dispositivo	Propriedades do composto
Dispar o °C	Expansã o °C	Traçã O kg	Temp	. Fusão °C)
Pont o	Faixa
1	Álcool estearílico	Nenhum	0	56,4	2,2	0,907	60,3	7,2
2	Álcool estearílico (95:5)	AC Wax 5120	5	57,1	2,8	1,360	61,5	7,8
3	Álcool estearílico (95:5)	Escorez 5340	5	54,6	1,7	2,041	60,2	6,1
4	Behenato de behenila	Nenhum	0	66,9	3,9	2,993	74,2	5,8
5	Behenato de behenila (85:15)	AC Wax 573A	15	62,5	4,4	2,449	72,1	8,8
6	BZA C12:C14 (76,5:13,5:10)	Unilin 425	10	54,4	NA	2,358	62,5	6,8
7	BZA C12:C14	Escorez	5	60,6	1,7	2,857	64,1	6,7

33/55

	(81:14:5)	5380
8	BZA C12:C14 (81:14:5)	Unilin 425	5	57,5	5,6	2,358	64,1	7
9	BZA C12:C14 (83:17)	Nenhum	0	60,3	1,1	1,995	63,4	5,9
1 0	BZA C12:C14 (85:15)	Nenhum	0	61,2	1,1	1,814	65,1	6,4
1 1	C14 MA	Nenhum	0	54,4	1,1	1,995	56,8	5,7
12	C14 MA	Escorez 5380	10	52,9	1,1	3,175	56,1	6,3
1 3	Alquil amida C14:C14	Nenhum	0	84,1	1,1	2,177	87,8	4,5
1 4	Alquil amida C14:C14 (95:5)	Kemamide 5180	5	83,3	2,5	2,676	86,4	6,2
1 5	BZA C14:C16(85:15)	Nenhum	0	69,5	1,7	1,814	73,7	6,2
1 6	BZA C14:C16 (88:9:3)	Escorez 5380	3	71,7	1,7	3,175	74,7	5,9
1 7	PA C14 MA:CIS (90:5:5)	Escorez 5380	5	51,7	1,7	2,902	54,8	5,4
1 8	PA Cl6	Nenhum	0	63,3	1,1	2,177	66,1	6,0
1 9	PA C16 (80:20)	AC wax 5120	20	56,3	3,8	3,129	61,8	12,3
2 0	PA C16 (95:5)	Kemamide 5180	5	62,2	1,1	2,721	66,2	6,9
2 1	PA CIS (95:5)	AC wax 5120	5	61,7	1,1	3,084	651	6,5
2	PA C16 (95:5)	Polywax	5	62,2	0,6	2,721	65,4	6,2

34/55

2		500
2 3	PA C16 (95:5)	Licolub WE4 0	5	61,6	1,7	2,630	65,6	5,3
2 4	PA C16 (85:15)	Licolub WE4 0	15	58,4	3,6	2,676	63,4	11,5
2 5	PA C16 (95:5)	Multiwax W445	5	62,1	1,1	1,905	64,2	5,6
2 6	PA C16 (95:5)	Escorez 1315	5	62,8	1,1	3,175	65,9	5,9
2 7	PA C16 (95:5)	Escorez 2203	5	62,7	1,1	3,175	66,1	6,3
28	PA C16 (95:5)	Escorez 5340	5	62,2	0,6	2,812	65,4	6,2
2 9	PA C16 (95:5)	Sylvatac RE4 0	5	62,2	0,6	2,812	65,1	5,4
3 0	PA C16 (95:5)	Sylvatac RelOO	5	62,5	1,1	3,175	65,2	6,7
3 1	PA CIS (95:5)	Syivaros PR140	5	62,2	1,1	3,084	64,9	5,7
3 2	BZA C16:C18 (68:27:5)	Kemamide 5180	5	70,7	1,1	2,358	76,9	6,7
3 3	BZA C16:C18 (72:28)	Nenhum	0	71,0	2,2	1,814	77,7	5,6
3 4	BZA C16:C18 (85:11:3)	Escorez 5380	3	74,3	2,2	2,267	78,0	5,6
3 5	BZA C16:C18 (85:15)	Nenhum	0	73,7	1,7	0,907	77,2	5,3
3 6	SA Cl 8	Nenhum	0	68,8	1,7	2,086	71,6	6,5
3	SA C18 (92:8)	Escorez	8	67,9	2,2	2,902	70,7	6,4

35/55

7		5380
3	SA C18 (95:5)	Escorez	5	68,3	1,7	2,449	71	5,6
8		5380
3	Alquil amida	Nenhum	0	75,7	2,2	<1,36	78,9	4,4
9	C12:C12					0
4	Alquil amida	Escorez	5	73,5	1,1	2,267	77,5	6,1
0	C12:C12 (95:5)	5380
4	Alquil amida	Kemamide	5	77,5	1,7	2,494	77,9	6,2
1	C12:C12 (95:5)	5180
4	1,12 dodecano diol	Nenhum	0	81,5	1,2	1,360	83,5	4,9
2
		Etileno
4	1,12 dodecano diol	bis	5	80,6	1,4	2,766	82,8	5,5
3	95 : 5	dodecamida
4	1,12 dodecano diol	AC wax	10	79,3	3,2	>3,17	82,1	6,8
4	90 : 15	5120				5
4	Estearona	Nenhum	0	87,8	2,2	1,905	91,8	6,6
5
4	Estearona (9713)	Escorez	3	87,7	1,7	2,358	92,1	6,1
6		1315
4	Estearona (9515)	Escorez	5	87,4	2,8	2,358	91,5	6,3
7		1315
4	Estearona/Kemamide	Nenhum	0	84,7	1,1	2,721	87,7	6,7
8	(85/15)
	Etearona/Kemamide
4	S180	Escorez	3	85,6	1,7	3,175	89,2	7,0
9	(87/10/3)	1315

* BZA-benzamida, PA: ácido palmítico, MA: ácido mirístico

36/55

Tabela 2 - Agentes de reforço exemplares

Aditivo	Tipo	Fornecedor	PA t (°C)	PFt (°C)
AC WAX 5120	Copolimero de etileno/ácido acrílico	Honeywell		92
AC WAX 573A	Copolimeros de etileno/anidrido maléico	Honeywell		106
ESCOREZ 1315	Resina alifática	Exxon-Mobil	112-116	NA
ESCOREZ 2203	Resina alifática	Exxon-Mobil	89-96	NA
ESCOREZ 5340	cicloalifático	Exxon-Mobil	140	NA
ESCOREZ 5380	cicloalifático	Exxon-Mobil	85
KEMAMIDE S180	Monoamida	Crompton		93
LICOLUB WE40	Éster pentaeritritol do ácido montânico	Clariant		73-79
LICOLUB WE4	Éster glicerol do ácido montânico	Clariant
LICOMONT NAV101	Sal de sódio do ácido montânico	Clariant
MULTIWAX W445	Cera microcristalina	Crompton		30-80
POLY WAX 500	Cera de polietileno	Crompton		88
SYLVAROS PR140	Resina polimerizada	Arizona Chemical	140
SYLVATAC RE100	Éster pentaeritritol de resina	Arizona Chemical	100

37/55

SYLVATAC RE40	Éster de resina	Arizona Chemical	40
UNILIN 425	Álcool linear primário			91
WINGTACK 86	Resina alifãtica/aromática	Goodyear	87
WINGTACK 95	Resina alifática/aromática	Goodyear	96
WINGTACK EXTRA	Resina alifática/aromática	Goodyear	97
PICOLYTE 5115	Resina alifática/aromática	Eastman	115
PICCOTAC 1100	Resina alifática/aromática	Eastman	100

t PA = ponto de amolecimento tMP = ponto de fusão

Exemplo 2: Dispositivo Controlador/Indicador de Temperatura

Dispositivos controladores/indicadores de temperatura exemplares são descritos na Patente US número 5.799.606 e ilustrados nas figuras 5A-5G. Primeiro, com referência às figuras 5A e 5B, tais dispositivos 10 incluem de modo geral um dispositivo de alongamento/alojamento de termômetro 11 possuindo uma extremidade pontiaguda 12 e um flange 10 estendendo-se transversalmente 13 formado oposto à extremidade 12. A superfície superior do flange 13 é preferível e substancialmente plana. Várias rebarbas 14 são formadas no exterior do alojamento 11. A forma, o tamanho e o número de rebarbas externas 14 podem variar conforme 15 desejado (duas são exemplificadas). O dispositivo 10 pode

38/55 ser inserido em aves, carne e outros produtos por posicionamento da extremidade pontiaguda 12 contra o produto e pressionando o termômetro 10 para dentro, até o lado inferior do flange 13 enganjar a superfície externa do produto. As rebarbas 14 mantiveram o dispositivo indicador de temperatura 10 no lugar durante o armazenamento, manuseio e cozimento do produto.

O alojamento 11 é formado com um orifício 19 se estendendo longitudinalmente possuindo uma extremidade aberta 20 próxima ao flange 13 e uma extremidade fechada 21 próxima à extremidade pontiaguda 12. A extremidade aberta 20 pode ter uma abertura transversal maior que o restante do orifício para facilitar a montagem do dispositivo indicador de temperatura. 0 orifício 19 afunila para dentro a partir da extremidade aberta 20 para uma restrição anular 22 que termina em um ressalto inclinado para fora a jusante 23. O interior do alojamento 11 inclui um par de regiões de gargalo espaçadas, cilíndricas 24 e 25 espaçadas internamente a partir da restrição 22 e ressalto 23. As regiões de gargalo 24 e 25 definem uma primeira cavidade interna 26 entre a região de gargalo e a extremidade fechada 21 do orifício e uma segunda cavidade interna 27 entre as duas regiões de gargalo 24 e 25. A região cilíndrica das primeira e segunda regiões de gargalo 24 e 25 possui uma abertura em seção transversal menor em relação às cavidades internas 26 e 27 e o restante do orifício 19.

Conforme mostrado especificamente nas figuras 5C e 5D, o alojamento 11 inclui ressaltos afunilados 30, 31 estendendo-se para fora das bordas inferiores da porção cilíndrica das primeira e segunda regiões de gargalo 24, 25

39/55 para as cavidades internas 26, 27. Os ressaltos afunilados 32, 33 se estendem para fora das regiões de gargalo 24, 25, para a segunda cavidade interna 27 e a parede interna do orifício 19, respectivamente. Embora os ressaltos 30-33 sejam preferivelmente afunilados, os ressaltos podem também ter uma orientação perpendicular em relação ao eixo geométrico longitudinal do orifício.

Com referência contínua às figuras 5C e 5D, uma barra indicadora 36 é posicionada deslizavelmente no orifício 19 do alojamento 11. A barra indicadora 36 geralmente inclui uma porção de extremidade frontal aumentada 37 e um primeiro estiramento de haste 38 se estendendo a montante da extremidade frontal 37. Uma porção elevada 39 separa o primeiro estiramento de haste 38 do segundo estiramento de haste 40. O primeiro estiramento de haste 38 possui uma área em seção transversal menor em relação à porção adjacente da extremidade frontal 37 e o segundo estiramento de haste 40 possui uma área em seção transversal menor que a porção elevada 39. As regiões de gargalo 24, 25 e as cavidades internas 26, 27 do alojamento 11 cooperam com a extremidade frontal 37, porção elevada 39 e estiramentos de haste 38, 40 da barra indicadora, para reter a barra 36 no alojamento.

O primeiro estiramento de haste aumenta a área de superfície da porção à frente da barra indicadora 36. A superfície externa do primeiro estiramento de haste 38 possui uma forma côncava com o estiramento de haste incluindo uma porção de diâmetro mínimo, onde o estiramento de haste possui um diâmetro mínimo e uma superfície voltada a montante se estendendo para dentro da borda periférica da porção de extremidade frontal para a superfície de diâmetro

40/55 mínimo. A forma do estiramento de haste 38 pode variar caso desejado. Uma vantagem da forma côncava mostrada nas figuras é que ela facilita a moldagem da haste indicadora; contudo, a forma do primeiro estiramento de haste pode variar conforme desejado. O exterior côncavo do primeiro estiramento de haste 38 pode prover uma área recessada que se estende ao redor da circunferência da barra 36. Em outras concretizações, o primeiro estiramento de haste pode ter uma forma em seção transversal que define uma ou mais áreas recessadas que se estendem menos que toda a circunferência do estiramento de haste 38. Embora o estiramento de haste 38 possuindo uma área em seção transversal menor que a extremidade frontal da barra possa prover segurança aumentada, em outras modificações da invenção o alojamento 11 pode ser usado com uma haste indicadora onde o primeiro estiramento de haste é do mesmo tamanho que a extremidade frontal 37 e a porção elevada 34 da barra.

A extremidade frontal 37 do primeiro estiramento de haste pode ser posicionada na primeira cavidade interna 26, o segundo estiramento de haste 40 é posicionado na segunda cavidade 27, e a porção elevada 39 é geralmente alinhada com a primeira região de gargalo 24. Conforme se observa especificamente na figura 5C, a barra indicadora 36 pode ser posicionada no orifício com a extremidade frontal 37 e o primeiro estiramento de haste 38 sendo espaçados internamente no orifício a partir da primeira região de gargalo 24 e a porção elevada 39 é espaçada para dentro da segunda região 25. Conforme usada no presente documento, a primeira distância axial é a distância axial entre a superfície do primeiro estiramento de haste 38 se estendendo

41/55 para dentro a partir da borda periférica da extremidade frontal 37 e a primeira região de gargalo 24 e a segunda distância axial é a distância axial entre a superfície do estiramento de haste 40 se estendendo para dentro a partir da borda periférica da porção elevada 39 e a segunda região de gargalo 25. A primeira distância radial é a distância radial entre o primeiro estiramento de haste 38, a parede da primeira cavidade interna 26 e a segunda distância radial é a distância radial entre o segundo estiramento de haste 40 e a parede lateral da segunda cavidade interna 27. Conforme se observa na figura 5A, a primeira distância radial é inferior à primeira distância radial e a segunda distância radial é inferior à segunda distância axial, tal que, quando o material fundível enchendo as cavidades 26, 27 está na forma sólida, o ressalto estendendo-se para fora da região de gargalo 24 exerce uma força direta substancialmente a montante na parte superfície estendendo-se internamente do primeiro estiramento de haste 38 e o ressalto estendendo-se para fora da região de gargalo 25 exerce uma força substancialmente direta na superfície estendendo-se para dentro do segundo estiramento de haste 40. Contudo, caso desejado, o alojamento 11 e barra indicadora 36 podem ser configurados para prover uma relação diferente entre as regiões de gargalo 24, 25, cavidades internas 26, 27 e barra indicadora 36.

O ressalto afunilado 44 pode se estender para fora a partir do segundo estiramento de haste 40 para uma porção intermediária 45 da barra indicadora 36. A porção intermediária 45 pode terminar em uma porção de colar estendendo-se para fora 46 que possui um diâmetro em seção

42/55 transversal maior que a porção intermediária 45. Estendendose a montante da porção de colar 46 pode ser encontrada uma porção de extremidade traseira 47 possuindo um diâmetro em seção transversal menor que o colar 46 ou, caso desejado, o diâmetro da porção de extremidade 47 pode ser igual ou maior que o diâmetro do colar. A porção de extremidade 47 termina em uma porção de tampa aumentada 48 possuindo um lado inferior 49 estendendo-se transversalmente. O lado inferior 49 da tampa 48 é adaptado para combinar com a superfície superior do flange 13 no alojamento 11. Na concretização mostrada nas figuras 5A-5D, o lado inferior 49 da tampa é substancialmente plano. Ao invés do flange 13 e porção de tampa 48 possuindo substancialmente superfícies planas, a superfície superior do flange 13 e o lado inferior 49 da tampa podem ser formados com ranhuras combinadas e estrias ou outras formas de combinação complementares, caso desej ado.

Com referência especificamente às figuras 5A e 5B, o dispositivo 10 inclui meios para impelir a barra indicadora 36 da posição completamente inserida mostrada na figura 5A para uma posição estendida com a tampa 48 espaçada do flange 13 do alojamento 11, por exemplo, na figura 5B. Um de tais meios é provido por uma mola espiralada 55 disposta ao redor da porção intermediária 45 da barra 36. A mola 55 é comprimida entre o ressalto inclinado 33 do alojamento 11 e a porção de colar 46 da barra indicadora 36, quando a barra indicadora 36 está na posição completamente inserida da figura 5A. Uma vez que o dispositivo 10 tenha alcançado uma temperatura elevada predeterminada, a mola 55 pode expandir, movendo o colar 46 para fora do ressalto 33 e fazendo com

43/55 que a barra indicadora seja deslocada para fora através da extremidade de abertura 20 do alojamento 11. A mola 55 é um exemplo de um dispositivo apropriado para impelir a barra indicadora 36 para uma posição estendida. Contudo, outros meios podem substituir a mola 55.

Um aspecto dos presentes dispositivos é o uso de uma composição TSM 59 para encher parcial ou completamente a primeira e segunda cavidades internas 26, 27 ao redor da barra indicadora 36. Conforme descrita no presente documento, a composição de TSM 59 está na forma de um sólido sob condições normais e amolece ou funde na temperatura desejada para a aplicação específica. A composição de TSM 59 engaja a porção de extremidade frontal 37, porção elevada 39 e estiramentos de haste 38, 40 para reter de forma segura a barra indicadora 36 no alojamento 11. Os estiramentos de haste 38, 40 aumentam a área de superfície da barra 36 engajada pela composição de TSM 59, de modo que a barra pode ser retida de forma mais segura dentro do alojamento 11.

Quando o dispositivo indicador de temperatura é aquecido a uma temperatura elevada predeterminada, a composição de TSM 59 amolece ou funde, liberando a porção de extremidade frontal, a porção elevada e estiramentos de haste da barra indicadora 36 de engajamento com a composição de TSM sólida 59. A mola 55 é deixada expandir com a fusão ou amolecimento da composição de TSM, movendo o colar 46 contra o ressalto inclinado 23 e tracionando a extremidade frontal 37 da barra da composição de TSM amolecida 59. O deslocamento para fora da barra indicadora provê uma indicação visual de que o termômetro alcançou a temperatura desejada.

44/55

Conforme observado, a composição de TSM 59 pode preencher substancialmente as cavidades externas 26, 27. A barra indicadora 36 é retida tipicamente, de modo seguro, no alojamento 11, até a composição de TSM 59 ser aquecida a uma temperatura elevada predeterminada. O interengajamento entre o material sólido 59, as regiões de gargalo 24 e 25, as cavidades internas 26 e 27 e a extremidade frontal 37, porção elevada 38 e estiramentos de haste da barra resistem a qualquer deslizamento a montante prematuro ou movimento da barra 36 conforme o dispositivo é aquecido. A composição de TSM deve ser substancialmente amolecida ou fundida antes da barra indicadora 36 poder ser movida em relação ao alojamento 11. Em alguns exemplos, o dispositivo 10 pode ser provido com uma quantidade reduzida de composição de TSM 59, por exemplo, para reduzir o custo de fabricação.

Voltando para a figura 5C, a composição de TSM 59 pode encher a segunda cavidade interna 27 ao nível do segundo estiramento de haste 40. Mesmo que a composição de TMS 59 não encha completamente ambas as cavidades, ela engaja uma porção substancial da barra indicadora 36 para reter de modo seguro a barra no alojamento 11. Especificamente, a composição de TSM 59 engaja a extremidade frontal 37, o primeiro estiramento de haste 38, porção elevada 39 e uma porção do segundo estiramento de haste 40. A combinação da extremidade frontal 37 e porção elevada 39 e os estiramentos de haste de área reduzida 38, 40 garantem que a composição de TMS 59 mantenha seletivamente a barra indicadora 36 dentro do alojamento. O espaçamento mínimo separando a região de gargalo 24 e a porção elevada 39 da barra 36 provê

45/55 proteção adicional contra respingos da barra indicadora 36 e composição de TSM purificada 39.

Voltando agora à figura 5D, o dispositivo 10 pode ter uma composição de TSM 59 que enche substancialmente a primeira cavidade interna 26. Esta condição pode ocorrer, por exemplo, quando um fragmento de uma microesfera da composição de TSM ao invés de uma microesfera total é inserido dentro do orifício 19 durante a fabricação do dispositivo 10. A composição de TSM 59 engaja a extremidade frontal 37 e primeiro estiramento de haste 38 para reter de forma segura a barra indicadora 36 no alojamento 11. O engajamento da composição de TSM com o estiramento de haste 38 da barra indicadora 36 e primeira região de gargalo do alojamento 11 resiste substancialmente a qualquer deslizamento ou movimento da barra indicadora 36 em relação ao alojamento 11, até o dispositivo indicador de temperatura ser aquecido a uma temperatura elevada predeterminada. Conforme se observa na figura 5D, a composição de TSM 59 pode também se estender ao redor da porção elevada 39. Contudo fica entendido que a barra indicadora 36 pode ser retida de forma segura dentro do alojamento 11, se a primeira cavidade interna incluir apenas composição de TSM suficiente para engajar a extremidade frontal 37 e primeiro estiramento de haste 38 da barra 36.

Outra concretização de uma barra indicadora 36A é mostrada na figura 5E. A barra indicadora 36a inclui uma porção de extremidade frontal 37a, um primeiro estiramento de haste 38a, uma porção elevada 39a e um segundo estiramento de haste 40a. A superfície exterior do primeiro estiramento de haste 38a é geralmente paralela ao eixo

46/55 geométrico longitudinal do estiramento de barra 38a. O primeiro estiramento de haste 38a possui uma forma cilíndrica, tal que, a superfície exterior do estiramento de haste 38a é substancialmente paralela ao eixo geométrico longitudinal da barra. Primeiro e segundo ressaltos 64, 65 se estendem para fora do primeiro estiramento de haste 38a para a borda periférica da extremidade frontal 37a e a borda periférica da porção elevada 39a em uma direção perpendicular ao eixo geométrico da barra 36a. O primeiro estiramento de haste 38a aumenta substancialmente a área de superfície da extremidade à frente da barra que é engajada pela composição de TSM, de modo que a barra indicadora 36a pode ser retida de forma segura dentro do alojamento 11.

As figuras 5F e 5G mostram outra modificação de uma barra indicadora 36b possuindo uma extremidade frontal 37b, um primeiro estiramento de haste 38b, uma porção elevada 39b e um segundo estiramento de haste 40b. O primeiro estiramento de haste 38b é formado com duas áreas recessadas 70. As áreas recessadas 70 são definidas por uma superfície afunilada 71 que inclina para dentro a partir da borda externa da porção elevada 39b para um ponto espaçado interiormente da borda externa da porção frontal 37b. As áreas recessadas 7 0 aumentam a área de superfície da barra indicadora 36b que pode ser engajada pela composição de TSM, de modo que a barra indicadora pode ser mantida de modo seguro dentro do alojamento, até o dispositivo indicador de temperatura ter sido aquecido à temperatura elevada predeterminada. Embora as duas porções recessadas 70 sejam mostradas, deve ser entendido que o número de porções recessadas formadas no primeiro estiramento de haste possa

47/55 ser aumentado ou diminuído, conforme desejado. O tamanho e forma da porção recessada 70 são submetidos a variação considerável. Além disto, caso desejado, a área recessada 70 pode se estender ao redor de toda a circunferência do primeiro estiramento de haste como nas modificações descritas anteriormente.

O dispositivo 10 pode também apresentar um alojamento modificado 11c conforme ilustrado na figura 5H. Nesta concretização, o alojamento 11c inclui uma região de gargalo interno 75 definindo uma cavidade interna 76 entre a extremidade fechada 21c do orifício 19c e a região de gargalo 75. Quando a barra indicadora 36c estiver completamente inserida no alojamento 11c, a porção de extremidade frontal 37c, porção elevada 39c e estiramentos de haste 38c, 40c são dispostos na cavidade interna 76. A composição de TSM 59c preferível e substancialmente enche a cavidade interna 76. Contudo, com algumas aplicações uma quantidade menor da composição de TSM 59c pode ser usada para manter a barra indicadora no alojamento 11c. A composição de TSM solidificada 59c engaja a extremidade frontal 37c, primeiro estiramento de haste 38c, porção elevada 39c e segundo estiramento de haste 40c para manter a barra indicadora 36c dentro do alojamento 11c do dispositivo 10c. Conforme usada aqui, a distância axial é a distância axial entre a superfície do segundo estiramento de haste 40c se estendendo interiormente a partir da borda periférica da porção elevada 39c e a região de gargalo 75, e a distância radial é a distância radial entre o segundo estiramento de haste 40c e a parede da segunda cavidade interior 76. De acordo com a figura 5H, a distância radial é inferior à

48/55 distância axial, tal que, quando o material fundível que enche a cavidade 76 está na forma sólida, o ressalto estendendo-se externamente a partir da região de gargalo 75 exerce uma força direta substancialmente a montante na superfície estendendo-se internamente do segundo estiramento de haste 40c. A área de superfície aumentada dos estiramentos de haste 38c e 40c garante que a composição de TSM prenda de modo seguro à barra 36c no alojamento 11c, até o dispositivo indicador de temperatura tiver sido aquecido à temperatura elevada predeterminada.

O dispositivo 10 descrito acima pode ser fabricado por formação em separado do alojamento 11 e a barra indicadora 36. O alojamento e a barra são formados preferivelmente por moldagem de injeção. Uma microesfera da composição de TSM 59 é posicionada no orifício 19 e o alojamento é aquecido para fundir a composição de TSM. Alternativamente, a composição de TSM pode ser depositada no alojamento na forma líquida. A mola 55 é inserida no orifício 19. A barra indicadora 36 é pressionada no alojamento 11 até a tampa 48 engajar o flange 13. A barra indicadora 36 é mantida no lugar enquanto o dispositivo indicador de temperatura resfria, permitindo que a composição de TSM solidifique. Uma vez que a composição de TSM tenha solidificado, o dispositivo 10 pode ser preparado para transporte.

Exceto conforme estabelecido acima, as concretizações mostradas nas figuras 5E-5H lembram aquelas das figuras 5A5D e os mesmos números de referência seguidos pelos subscritos a-c, respectivamente, são usados para designar partes correspondentes.

49/55

Exemplo 3: Dispositivo Indicador/Controlador de Temperatura

Outro dispositivo controlador de temperatura exemplar é descrito na Patente US 7.204.199 e ilustrado nas figuras 6A6D. O dispositivo 10 inclui um cilindro 12, que é um corpo moldado monolítico fabricado de um material capaz de suportar as temperaturas elevadas encontradas no ambiente de cozimento. Náilon é um material exemplar, embora outros materiais possam ser adaptados para uso no ambiente de cozimento. 0 cilindro 12 inclui uma extremidade de cilindro inferior 14 adaptada para inserção dentro do alimento e pode ser provido com uma ou mais rebarbas dispostas radialmente próximo à extremidade do cilindro inferior 14 para manutenção do dispositivo controlador de temperatura no alimento uma vez inserido. O cilindro 12 também inclui um flange anular localizado adjacente à extremidade de cilindro superior 18. 0 flange 16 pode ser de dimensões radiais variadas, de modo a contatar a superfície do alimento quando o dispositivo 10 é inserido para prevenir inserção adicional.

cilindro 12 se comunica com a cavidade 24 através do orifício 22. A cavidade 24 é adaptada para conter pelo menos parte do indicador 26, tal como um êmbolo, que é disposto através do orifício 22 do cilindro 12 e é mantido em relação deslizável com o mesmo dentro da cavidade 24. O indicador 26 é adaptado para percorrer entre uma posição retraída e uma posição estendida. As figuras 6A e 6B ilustram o indicador 26 em uma posição retraída. Contudo, o termo posição retraída não sugere que a tampa 28 esteja em contato íntimo com o flange 16. O indicador exemplar 26, quando construído

50/55 sem a tampa 28 pode estar em uma posição retraída com a extremidade do êrnbolo superior 30 tanto dentro da cavidade 24 quanto se salientando parcialmente da mesma. As figuras 6C e 6D ilustram o indicador 26 em uma posição estendida. O indicador 26 provê uma indicação visual do alcance de uma temperatura predeterminada quando o indicador 26 está na posição estendida.

Dispositivos podem ser providos para inclinar resilientemente o indicador 26 na direção da posição estendida. Na concretização ilustrada, o dispositivo de inclinação compreende uma mola 34. Na figura 6B, a mola 34 é circunferencialmente disposta ao redor do indicador 26 e exerce uma força na direção 50 contra o flange de êrnbolo anular 36 localizado no indicador 26. A extremidade oposta da mola 34 contata e exerce uma força contra a sede anular 38 formada na cavidade 24. Outros dispositivos de inclinação incluem dobradiças, barras de curvatura, sanfonas, molas, e semelhantes que tiram vantagem de tendência natural de determinados materiais de retornarem para a posição préconformada. Em uma concretização ilustrativa, um dispositivo moldado incorpora o cilindro e um dispositivo de inclinação em uma unidade formada simples, assim eliminando a necessidade de separar as molas de metal 34. Em outra concretização, o dispositivo compreende um material termopolimérico na forma de um espiral. Quando o espiral aquece, o mesmo se desenrola, se transformando em uma agulha, dispositivo manual ou outro dispositivo indicador para mostrar o progresso do cozimento. Por exemplo, um dispositivo em agulha poderia girar, como um relógio ou termômetro, para apontar a indicação pronto. Em outro

51/55 exemplo, o espiral giraria um disco colorido, tal que no estado não cozido, o disco mostraria uma primeira cor e no estado cozido, o disco teria girado para mostrar uma segunda cor.

Na concretização mostrada nas figuras 6A-6D, os dispositivos de retenção são providos para manter o indicador 26 em uma posição retraída antes do uso contra a força da mola 34 ou outro dispositivo de inclinação. Os dispositivos de retenção incluem uma composição de TSM 40 posicionada dentro da cavidade 24 para interferir mecanicamente com o indicador 26. Na concretização ilustrada, a composição de TSM 40 é posicionada dentro da cavidade retentora anular 42, que é alinhada com a depressão do êmbolo anular 44. Ambas a cavidade retentora 42 e a depressão do êmbolo 44 são ilustradas como depressões semihemisféricas anulares, embora qualquer configuração que permita interferência mecânica entre a composição de TSM 40 e a cavidade retentora 42 e/ou entre a composição de TSM 40 e a depressão do êmbolo 44 seja contemplada. Adicionalmente, a composição de TSM 40, a depressão do êmbolo 44 e a cavidade retentora 42 poderiam estar localizadas em qualquer ponto ao longo do indicador 26, de modo a reter o indicador 26, porém estão preferivelmente localizadas adjacentes à extremidade de cilindro inferior 14. 0 indicador 26 é mantido em uma posição retraída pela composição de TSM 40 até, após exposição a uma temperatura elevada em ou próximo à temperatura pré-selecionada, render a composição TSM 40, permitindo que a mola 34 mova o indicador 26 na direção 50. A figura 6C mostra o indicador 26 na posição estendida, o

52/55 que corresponde à temperatura ambiente estando acima da temperatura de rendimento da composição de TSM 40.

A tampa 28 pode ser afixada a montante do indicador 26 e é adaptada para manter o contato íntimo com o flange 16. Quando o indicador 26 está em uma posição retraída, a tampa 25 impe a entrada de contaminantes na cavidade 24, e impede que a composição de TSM 40 vaze da cavidade 24 do dispositivo controlador de temperatura 10. A tampa 28 também provê visibilidade aumentada quando o indicador 26 está na posição estendida. A extremidade de êrnbolo superior 30 pode ser adaptada para manter o contato de vedação deslizante com a parede da cavidade 32 para, de modo adicional, prevenir que os contaminantes entrem ou impedindo que o material saia da cavidade 24. A figura 6D ilustra uma concretização alternativa do dispositivo 10' no qual a tampa 28 foi omitida, pelo que, apresentando o indicador 26' para identificação visual quando da obtenção da temperatura especificada.

Exemplo 4: Borrifadores Contra Incêndio

Borrifadores contra incêndio são bem conhecidos na técnica. Os borrifadores contra incêndio compreendem, tipicamente, uma quantidade de material sensível à temperatura, tal como uma liga eutética, que quando sólida aplica pressão a uma vedação, prevenindo a água de escoar do borrifador. O material sensível à temperatura amolece ou se liquefaz em uma temperatura elevada pré-selecionada, liberando pressão na vedação e permitindo que a água escoe.

As composições de TSM possuem mais de um estreitamento de resistência adequado do ponto de fusão para substituir materiais convencionais sensíveis à temperatura usados nos

53/55 borrifadores contra incêndio. Além disto, ao contrário as ligas eutéticas empregadas amplamente, as composições de TSM são baratas e relativamente não tóxicas. Conforme descritas no presente documento, as composições de TSM podem ser talhadas para uma aplicação específica, por seleção de LMWOC e agente de reforço que produzem uma composição de TSM que se funde em uma temperatura desejada. A U.S. National Fire Protection Association (NFPA) mantém informações e padrão para os borrifadores contra incêndio.

Dispositivos borrifadores contra incêndio exemplares são ilustrados nas figuras 7A-7E. O borrifador contra incêndio compreende um elemento de corpo apertado 10, a porção inferior do mesmo podendo ser roscada como em 11, de modo a ser girado em um ajuste de tubo em um sistema borrifador contra incêndio. O elemento de corpo aberto 10 define uma passagem de liberação de fluido 12 conforme visto nas figuras 7C-7E e a extremidade de descarga do mesmo é normalmente fechada por uma tampa de fechamento 13 e gaxeta 14. Uma estrutura formada de ramificações espaçadas dispostas de modo oposto 15 é integralmente formada com o elemento de corpo 10 e a extremidade externa das ramificações 15 é ligada em 16 para formar uma passagem 17 na qual um parafuso de compressão escorável 18 é posicionado. Um defletor 19 é preso à extremidade oposta do parafuso de compressão 18. O parafuso de compressor 18 se estende para dentro da junção 16 das ramificações 15 e repousa na linha central axial da passagem de liberação de fluido 12 do borrifador contra incêndio. A extremidade interna do parafuso 18 é pontiaguda para combinação para assentar com uma depressão em uma porção substancialmente

54/55 horizontal 20 de uma alavanca conformada em L geralmente invertido 21. Um suporte posicionado ereto substancialmente vertical 22 é posicionado com uma de suas extremidades em uma depressão na tampa de fechamento 13 e sua extremidade oposta contra a superfície interna da porção substancialmente horizontal 20 da alavanca 21 e então entre um par de suas projeções espaçadas. O suporte 22 é posicionado substancialmente na linha central axial da dita passagem de liberação de fluido 12. 0 suporte 22 possui um par de ramificações dispostas opostamente na lateral em extensão apertada, formadas de modo integral e internamente em relação as suas extremidades superior e inferior e a porção substancialmente vertical da alavanca 21 se estende para dentro da área entre as ramificações 23.

Com referência às figuras 7A e 7D, será observado que um corpo tubular 24 é posicionado entre as ramificações fendidas 23, de modo que um par de esferas 25 posicionadas parcialmente dentro das extremidades do corpo tubular 24 são também parcialmente engajadas nas aberturas 26 dispostas opostamente nas porções externas das ramificações 23. Um par de discos 27 está localizado um sobre cada lado de uma microesfera de material TSM 28 com os discos 27 engajando as superfícies mais internas das esferas 25. As extremidades mais externas do corpo tubular 24 são ligeiramente dobradas, de modo a prender as esferas 25 nas mesmas, o que é útil durante a montagem do borrifador contra incêndio conforme revelado no presente documento. As superfícies externas das extremidades opostas do corpo tubular 24 são ligeiramente afuniladas.

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A figura 7E ilustra o borrifador contra incêndio da figura 7C em uma posição aberta ou ativada após a composição de TSM amolecer ou fundir na temperatura predeterminada. A pressão do fluido normalmente presente na passagem de liberação de fluido 12 foi liberada pelo amolecimento/fusão da composição de TSM 28, que permite que os discos 27 e as esferas 25 se movam para dentro do corpo tubular 24, de modo que a alavanca 21 possa ser mover para fora das aberturas 26 nas ramificações fendidas 23 do suporte 22, que são sensíveis à pressão impelindo tal ação conforme ocasionado pela tensão na porção substancialmente horizontal 20 da alavanca 21 e ajudada pela pressão do fluido na passagem de liberação de fluido 12. A gaxeta 14, a tampa 13, o suporte 22 e a alavanca 21 todos se movem para fora do borrifador contra incêndio e permitem que o fluido descarregado através da passagem de fluido 12 golpeie o defletor 19 e seja direcionado em um padrão desejado.

Será reconhecido que vários mecanismos borrifadores contra incêndio tenham sido descritos de modo a utilizar vantajosamente as presentes composições de TSM. Exemplos de borrifadores contra incêndio que incluem materiais sensíveis a temperatura são descritos, por exemplo, nas Patentes US números 4.346.554, 4.796.420, 4.893.679, 5.120.152 e 5.686.878 todas incorporadas ao presente documento como referência.

Os exemplos precedentes da técnica correlata e limitações relacionadas aos mesmos pretendem ser ilustrativos e não restritivos. Outras limitações da técnica correlata ficarão claras aos versados na técnica quando da leitura do relatório descritivo e estudo dos desenhos.

Claims (4)

REIVINDICAÇÕES

1. Composição de material de comutação termossensível (TSM), caracterizada pelo fato de que compreende:

(a) um material à base de composto orgânico de peso molecular baixo (LMWOC) possuindo um ponto de fusão de 50 a 120°C, e (b) um agente de reforço possuindo um peso molecular de cerca de 500 a 5.000 Da como um componente menor, onde a composição possui resistência mecânica aumentada em comparação ao material à base de composto orgânico de peso molecular baixo e substancialmente o mesmo ponto de fusão e expansão de ponto de fusão como o composto orgânico de peso molecular baixo.

2/4 maior que a resistência mecânica do material à base do composto orgânico de peso molecular baixo.

6. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que apresenta uma expansão de ponto de fusão de 10°C ou menos.

7. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que possui uma expansão de ponto de fusão de 7°C ou menos.

8. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o composto orgânico é selecionado do grupo consistindo em ácidos n-alquil

carboxílicos, n-alquil benzamidas, bis n-alquil amidas e álcoois n-alquílicos. 9. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o agente de reforço é

selecionado do grupo consistindo em uma resina, uma resina polimerizada, um éster de resina, um copolímero de etileno/ácido acrílico, um hidrocarboneto não polar, uma monoamida, uma cera de polietileno, uma resina alifática ou cicloalifática e um éster pentaeritritol.

10. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o agente de reforço é um aglutinante.

11. Composição, de acordo com a reivindicação1, caracterizada pelo fato de que o agente de reforço é amorfo.

12. Composição, de acordo com a reivindicação1, caracterizada pelo fato de que o agente de reforço possui uma cristalinidade total de menos de 10 J/g.

13. Composição, de acordo com a reivindicação9, caracterizada pelo fato de que o agente de reforço é

Petição 870190047044, de 20/05/2019, pág. 11/21

2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o agente de reforço possui um ponto de amolecimento ou ponto de fusão de pelo menos cerca de 10°C acima da temperatura de fusão do composto orgânico de peso molecular baixo.

3/4 cristalino.

14. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o agente de reforço possui um aquecimento de fusão de menos de cerca de 10 J/g.

15. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o agente de reforço está presente em uma quantidade de 20% ou menos.

16. Dispositivo, caracterizado pelo fato de que compreende uma composição conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 15.

17. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o dispositivo é um dispositivo termossensível.

18. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o dispositivo é um dispositivo termomecânico possuindo pelo menos um lúmen e dito material formando um tampão temporário no lúmen, o tampão sendo deslocado quando aquecido a uma temperatura.

19. Sensor de temperatura, caracterizado pelo fato de que compreende uma composição conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 15.

20. Sensor de temperatura, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o sensor é descartável seguindo-se uso simples.

21. Sensor de temperatura de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o sensor é reutilizável.

22. Sensor de temperatura, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o dispositivo é um acionador termomecânico compreendido de um

Petição 870190047044, de 20/05/2019, pág. 12/21

3. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o agente de reforço possui um ponto de amolecimento ou ponto de fusão de pelo menos cerca de 15°C acima da temperatura de fusão do material à base do composto orgânico de peso molecular baixo.

4. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o agente de reforço está presente em uma quantidade de 10% ou menos.

5. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que apresenta uma resistência mecânica abaixo de seu ponto de fusão e que é pelo menos 10%

Petição 870190047044, de 20/05/2019, pág. 10/21

4/4 elemento fixo consistindo em uma composição conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 15, e pelo menos um elemento móvel acoplado ao elemento fixo, onde o elemento móvel é induzido a mover quando o elemento fixo 5 estiver exposto a uma alteração de temperatura.