ES2324183T3 - Materiales obturadores y metodos para el uso de los mismos. - Google Patents
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Abstract
Un método para usar material obturador, el método comprende: proporcionar el material obturador, en el que el material obturador comprende aceite mineral, cera de petróleo y un formador de viscosidad seleccionado de un grupo que consiste en polibutano, un copolímero dibloque de estireno-caucho, un oligómero de etileno-propileno y combinaciones de ellos, y en el que el material obturador exhibe una primera dureza; y aplicar fuerza de cizalla a al menos una primera parte del material obturador, en el que la primera parte del material obturador exhibe una segunda dureza después de que se aplica la fuerza de cizalla, y en el que la primera dureza es al menos dos veces mayor que la segunda dureza.
Description
Materiales obturadores y métodos para el uso de
los mismos.
La presente invención se refiere a materiales
obturadores para usar en puntos de conexión. En particular, la
presente invención se refiere a materiales obturadores que exhiben
propiedades reológicas diversas y que son adecuados para proteger
cables de comunicación y otras conexiones contra las condiciones
ambientales.
Los cables de comunicaciones, tales como cables
ópticos y eléctricos, se usan en una variedad de condiciones
ambientales. Por ejemplo, los cables de comunicación pueden ser
colocados en ambientes húmedos o enterrados bajo tierra. En tales
aplicaciones, los cables de comunicación necesitan resistir la
penetración del agua ya que el agua afecta severamente al
rendimiento del cable. Por ejemplo, en un cable eléctrico, el agua
puede destrozar el equilibrio de capacitancia del conductor
eléctrico, cortocircuitar el cable eléctrico e inducir alta
resistencia debido a la corrosión. Similarmente, en un cable óptico,
el agua puede afectar negativamente a la integridad del cable
óptico. Los efectos de la humedad son particularmente problemáticos
en puntos de conexión de los cables de comunicación (por ejemplo,
conectores y cajas de cables), en los que los cables de
comunicación son en general más vulnerables a la exposición a la
humedad.
Una solución para disminuir la penetración del
agua en un punto de conexión conlleva encajonar los cables de
comunicación en el punto de conexión y rodear el punto de conexión
con un material insoluble en agua, tal como grasa. La grasa en
general obtura el punto de conexión y para el movimiento de agua.
Sin embargo, las grasas convencionales usadas típicamente con
cables de comunicación son caras y llevan tiempo de fabricación, y
son difíciles de usar y sucias. Por tanto, existe la necesidad de un
material que sea fácil de fabricar y fácil de usar con puntos de
conexión de cables de comunicación.
La presente invención es un método para usar
material obturador. El método incluye proporcionar material
obturador, en el que el material obturador incluye aceite mineral,
cera de petróleo, y un formador de viscosidad y en el que el
material obturador exhibe una primera dureza. El formador de
viscosidad es seleccionado de un grupo que consiste en polibutano,
un copolímero dibloque de estireno-caucho, un
oilgómero de etileno-propileno y combinaciones de
ellos. El método incluye además aplicar fuerza de cizalla a al menos
una primera parte del material obturador, en el que la primera
parte del material obturador exhibe una segunda dureza después de
que se aplica el esfuerzo cortante, en el que la primera dureza es
al menos dos veces mayor que la segunda dureza.
En una realización, la presente invención está
caracterizada como un método para usar un material obturador, que
incluye calentar el material obturador, en el que el material
obturador incluye aceite mineral, cera de petróleo y un formador de
viscosidad seleccionado de un grupo que consiste en polibutano, un
copolímero dibloque de estireno-caucho, un
oligómero de etileno-propileno y combinaciones de
ellos. El método incluye además introducir el material obturador en
un recipiente, permitiendo que el material obturador enfríe y exhiba
una primera dureza, y aplicar un esfuerzo cortante a al menos una
primera parte del material obturador, en el que la primera parte
del material obturador exhibe una segunda dureza después de ser
sometida al esfuerzo cortante, y en el que la primera dureza es al
menos dos veces mayor que la segunda dureza.
En otra realización, la presente invención está
caracterizada como un material obturador que incluye aceite
mineral, polibutano, cera de petróleo y un copolímero en bloque
seleccionado de un grupo que consiste en copolímero dibloque de
estireno-caucho, un copolímero tribloque de
estireno-caucho-estireno y
combinaciones de ellos, en el que el material exhibe una primera
dureza. El material obturador exhibe una segunda dureza después de
ser sometido al esfuerzo cortante, la primera dureza es al menos dos
veces mayor que la segunda dureza.
No se desea que el compendio anterior de la
presente invención describa cada realización descrita o cada
aplicación de la presente invención. Las figuras y la descripción
detallada que siguen ejemplifican más particularmente las
realizaciones ilustrativas.
A menos que no se establezca explícitamente de
otra manera, la siguiente definición se aplica en esta memoria:
La "dureza" se mide conforme al Ensayo de
Dureza, como se describe después en la sección Procedimientos de
Caracterización y Análisis de Propiedades.
Referencias a una composición y componente
singular incluyen formas tanto singulares como plurales. Por
ejemplo, el término un "copolímero en bloques" se refiere a
copolímeros de uno o más bloques, y el término "oligómero de
etileno-propileno" se refiere a oligómeros de uno
o más etileno-propileno.
La figura 1 es una vista en perspectiva de un
obturador acorde con la presente invención en uso con una caja de
cables y un par de cables empalmados.
La figura 2A es una vista en perspectiva de un
obturador acorde con la presente invención en uso con un conector de
hilo de plaquita.
La figura 2B es una vista en perspectiva de un
obturador acorde con la presente invención en uso con el conector de
hilo de plaquita.
Aunque las figuras de los dibujos antes
identificadas exponen una realización de la invención, también se
contemplan otras realizaciones, como se indica en la descripción. En
todos los casos, esta descripción presenta la invención a modo de
representación y no de limitación. Debería entenderse que se pueden
idear otras modificaciones y realizaciones por los especialistas en
la técnica que quedarán dentro del alcance y espíritu de los
principios de la invención. Las figuras pueden no estar dibujadas a
escala. Se han usado números como referencia para todas las figuras
para indicar partes similares.
La figura 1 es una vista en perspectiva de la
caja 10 de cables en uso con material obturador 12 de la presente
invención. El material obturador 12 es un obturador ambiental que
inicialmente está en un estado similar a cera y puede ser
transformado a un estado similar a grasa, completamente o en parte,
cuando es sometido a un esfuerzo cortante suficiente. La caja 10 de
cables es un ejemplo de un recipiente adecuado que se puede
encerrar para usar con material obturador 12, y se muestra además en
uso con cables empalmados 14 y 16 y conectores separados 18. La
caja 10 de cables incluye miembros 20a y 20b de cubierta, que son
capaces de acoplarse entre sí para encerrar partes internas de la
caja 10 de cables. El miembro 20a de cubierta incluye un par de
cavidades de confinamiento 22a y 24a situadas en los extremos
distales del miembro 20a de cubierta y una cavidad principal 26a
dispuesta entre las cavidades de confinamiento 22a y 24a.
Similarmente, el miembro 20b de cubierta incluye un par de
cavidades de confinamiento 22b y 24b situadas en los extremos
distales del miembro 20b, una cavidad principal 26b dispuesta entre
las cavidades de confinamiento 22b y 24b y ranuras laterales 28 y
30.
Los cables empalmados 14 y 16 se extienden a
través de los extremos distales del miembro 20b de cubierta, y
están conectados con los conectores separados 18. Bloques de
material obturador 12 están dispuestos en cada una de las cavidades
de confinamiento 22a, 22b, 24a y 24b. Por esto, cuando los miembros
20a y 20b de cubierta son cerrados juntos, el material obturador 12
obtura los extremos de los cables empalmados 14 y 16 dentro de la
caja 10 de cables. Esto protege las conexiones entre los cables
empalmados 14 y 16 en los conectores separados 18 de las
condiciones ambientales externas, tales como la humedad.
Aunque se muestran en uso con las cavidades de
confinamiento 22a, 22b, 24a y 24b de la caja 10 de cables en la
figura 1, el material obturador 12 también puede ser usado en una
amplia variedad de aplicaciones, tales como aplicaciones
eléctricas, opto-eléctricas (es decir, una
combinación de componentes ópticos y eléctricos) y ópticas. Por
ejemplo, el material obturador 12 también puede ser dispuesto dentro
de los conectores separados 18, las cavidades principales 26a y
26b, y la ranuras laterales 28 y 30. Esto proporciona protección
adicional a los cables empalmados 14 y 16. Aplicaciones adicionales
incluyen una variedad de cables, conectores (por ejemplo conectores
separados, conectores modulares, cajas de conectores y conectores de
grasa) y cierres (por ejemplo cierres de cables de plaquita,
cierres rellenos, cierres enterrados y bloques de terminales),
intervención telefónica de automóviles y dispositivos de interfaz
de redes. Un ejemplo de aplicación particularmente adecuada incluye
un conector eléctrico descrito en la patente de Farrar, Jr, de EEUU
número 3.897.129.
Las figuras 2A y 2B son vistas en perspectiva de
un conector 32 de hilos de plaquita en uso con el material
obturador 12 de la presente invención (no mostrado en la figura 2A ó
2B). El conector 32 de hilos de plaquita es un ejemplo de un
recipiente particularmente adecuado que se puede cerrar para usar
con material obturador 12. Como se muestra en la figura 2A, el
conector 32 de hilo de plaquita incluye un cuerpo 34 de conector,
aberturas 36 de hilos, cavidad 38 de cuerpo, contacto en U 40 y una
tapa 42. Las aberturas 36 de hilos y la cavidad 38 de cuerpo se
extienden dentro del cuerpo 34 de conector y están rellenos
substancialmente con material obturador 12 en el estado similar a
cera. El contacto en U está dispuesto en la cavidad 38 de cuerpo e
incluye rajas 44a y 44b y rajas 46a y 46b (la raja 46b no se
muestra en la figura 2A). La tapa 42 se conecta a la cavidad 38 de
cuerpo por medio de la bisagra
viva 48.
viva 48.
La figura 2B muestra el conector 32 de hilo de
plaquita en uso con hilos 50 y 52. Durante el uso, los hilos 50 y
52 pueden ser insertados en las aberturas 36 de hilo, de tal manera
que las puntas de los hilos 50 y 52 se extienden dentro de la
cavidad 38 de cuerpo. Esto permite que el material obturador 12 se
extienda alrededor de las puntas de los hilos 50 y 52, y dentro de
las aberturas 35 de hilo. El contacto en U 40 puede ser plegado
entonces (es decir, presionado hacia abajo dentro de la cavidad 38
de hueco), lo que provoca que los hilos 50 y 52 sean insertados a
través de las rajas 44a y 44b y las rajas 46a y 46b,
respectivamente. El plegado también pela las partes de las capas
aislantes de los hilos 50 y 52, y crea un contacto eléctrico entre
los hilos 50 y 52. La tapa 42 puede ser cerrada entonces y ser
fijada contra el cuerpo 34 de conector, encerrando por tanto la
cavidad 38 de hueco. El material obturador 12 tapona efectivamente
las aberturas 36 de hilo y la cavidad 38 de cuerpo de las
condiciones ambientales externas, lo que protege la conexión entre
los hilos 50 y 52 contra la humedad.
Los recipientes que se pueden cerrar usados con
cables de comunicación, tales como la caja 10 de cables y el
conector 32 de hilos de plaquita son transportados típicamente con
sus cubiertas abiertas, como se muestra en las figuras 1 y 2A,
respectivamente. Esto permite que las partes internas de los
recipientes sean fácilmente accesibles por los consumidores. Sin
embargo, esto presenta un problema cuando se usan grasas
convencionales con los recipientes. Durante el transporte de los
recipientes, las grasas convencionales dispuestas en los
recipientes pueden ser desplazadas de sus posiciones originales.
Esto reduce la cantidad de las grasas convencionales situadas en
las posiciones originales, lo que puede reducir correspondientemente
la efectividad de la obturación. Adicionalmente, las grasas
convencionales pueden terminar en lugares no deseados de los
recipientes, lo que requiere esfuerzo y tiempo a continuación para
la retirada y limpieza.
El material obturador 12, sin embargo, está
inicialmente en estado similar a la cera después de ser formado. El
estado similar a la cera se refiere en general a reología,
integridad estructural y textura de la cera. Por tanto, mientras
está en estado similar a cera, el material obturador 12 no se
desplaza substancialmente desde su posición original durante el
transporte. Sin embargo, cuando se aplica una cantidad suficiente de
esfuerzo cortante a una parte del material obturador 12, esa parte
de material obturador 12 se transforma entonces irreversiblemente
desde el estado similar a cera a un estado similar a grasa. El
estado similar a grasa se refiere a la reología, integridad
estructural, y una textura cohesiva y adhesiva de grasa (las grasas
exhiben típicamente propiedades cohesivas y adhesivas). El término
"irreversiblemente" se refiere a material obturador 12 que es
substancialmente incapaz de volver desde el estado similar a grasa
de nuevo al estado similar a cera siempre que el material obturador
12 permanece substancialmente no derretida. El material obturador 12
puede recobrar substancialmente el estado similar a cera si se
derrite y vuelve a solidificar.
La transformación del material obturador 12
desde el estado similar a cera al estado similar a grasa difiere de
un material sólido que se rompe en partículas separadas más
pequeñas. Por ejemplo, cuando una cera convencional es sometida a
un esfuerzo cortante, la parafina se agrieta y fragmenta en piezas
separadas. Por contra, el material obturador 12 permanece como un
material cohesivo individual con propiedades reológicas diferentes
(es decir, partes del material obturador 12 exhibe propiedades
similares a cera y otras partes del material obturador 12 exhibe
propiedades similares a grasa). Las cantidades de esfuerzo cortante
requeridas variarán basándose en la composición del material
obturador 12. Sin embargo, fuerzas típicas aplicadas al material
obturador 12 durante el transporte en general no son suficientes
para transformar el material obturador 12 al estado similar a la
grasa.
El estado similar a grasa del material obturador
12 permite que el material obturador 12 proporcione una obturación
con ajuste dentro de un recipiente, tal como la caja 10 de cables o
el conector 32 de hilos de plaquita. Por ejemplo, cuando hay
presentes cables empalmados 14 y 16 en los bloques de material
obturador 12 en las cavidades de confinamiento 22b y 24b de la caja
10 de cables (mostrado por la flecha A en la figura 1), las partes
del material obturador 12 sometidas al esfuerzo cortante y
compresivo son transformadas desde el estado similar a cera al
estado similar a grasa. Las propiedades adhesivas del estado similar
a grasa permiten que las partes comprimidas del material obturador
12 se adhieran a los cables empalmados 14 y 16 dentro de la caja 10
de cables, formando por tanto una obturación efectiva contra las
condiciones ambientales externas. En una disposición alternativa,
los cables empalmados 14 y 16 pueden ser retorcidos y presionados
dentro de los bloques de material obturador 12 en las cavidades de
confinamiento 22b y 24b, como se muestra por la flechas B1 y B2,
respectivamente. Esto crea también esfuerzos cortantes que
transforman el material obturador 12 desde el estado similar a cera
al estado similar a grasa.
Adicionalmente cuando los miembros 20a y 20b de
cubierta son llevados al contacto entre sí, los bloques de material
obturador 12 situados junto a las cavidades adyacentes de
confinamiento (es decir, las cavidades de confinamiento 22a y 22b,
y las cavidades de confinamiento 24a y 24b) se presionan entre sí, y
por tanto son comprimidas. Por tanto, los bloques de material
obturador 12 son sometidos a suficiente esfuerzo cortante y
compresivo para transformar materiales obturadores 12 desde el
estado similar a cera al estado similar a grasa. Esto obtura además
las partes interiores de la caja 10 de cables de las condiciones
ambientales externas.
El conector 32 de hilos de plaquita proporciona
una situación similar a la caja 10 de cables. Todo el volumen de la
cavidad 38 de cuerpo es rellenada de forma deseable con material
obturador 12. Así, cuando el contacto en U 40 es plegado dentro de
la cavidad 38 de cuerpo, y cuando los hilos 50, 52 son insertados a
través de las aberturas 36 de hilo, las partes del material
obturador 12 sometidas a las fuerzas cortantes y compresivas son
transformadas desde el estado similar a cera al estado similar a
grasa. Similarmente, cuando la tapa 42 es cerrada y fijada contra
el cuerpo 34 de conector, el material obturador 12 es comprimida
adicionalmente dentro de la cavidad 38 de cuerpo. Por tanto, el
material obturador 12 es sometido a esfuerzo cortante y compresivo
adicional para transformar materiales obturadores 12 desde el estado
similar a cera al estado similar a grasa.
El material obturador 12 exhibe una primera
dureza cuando está en estado similar a cera (antes de ser sometido
a un esfuerzo cortante suficiente) y una segunda dureza cuando está
en el estado similar a grasa (después de ser sometido a suficiente
esfuerzo cortante). Como se ha explicado antes, la cantidad de
esfuerzo cortante requerido para transformar el material obturador
12 desde el estado similar a cera hasta el estado similar a grasa
variará basándose en la composición del material obturador 12.
Similarmente, la primera dureza y la segunda dureza dependerán
también de la composición del material obturador 12. Sin embargo, se
puede identificar una distinción entre el estado similar a cera y el
estado siguiente similar a grasa del material obturador 12 por la
relación entre la primera dureza y la segunda dureza, como se
muestra en la siguiente fórmula:
Un ratio adecuado de la primera dureza del
material obturador 12 en el estado similar a cera con relación a la
segunda dureza del material obturador 12 en el estado similar a
grasa es al menos dos (es decir la primera dureza es al menos dos
veces mayor que la segunda dureza). Un ratio particularmente
adecuado de la primera dureza del material obturador 12 en el
estado similar a parafina con relación a la segunda dureza del
material obturador 12 en el estado similar a grasa es al menos seis
(es decir la primera dureza es al menos seis veces mayor que la
segunda dureza). Un ratio particularmente adecuado de la primera
dureza del material obturador 12 en el estado similar a parafina
con relación a la segunda dureza del material obturador 12 en el
estado similar a grasa es al menos diez (es decir la primera dureza
es al menos diez veces mayor que la segunda dureza). Un ratio más
particularmente adecuado de la primera dureza del material obturador
12 en el estado similar a parafina con relación a la segunda dureza
del material obturador 12 en el estado similar a grasa es al menos
cincuenta (es decir la primera dureza es al menos cincuenta veces
mayor que la segunda dureza). Como se ha definido antes, la primera
dureza y la segunda dureza son medidas conforme al Ensayo de Dureza,
como se describe después en la sección de Procedimientos de
Caracterización y Análisis de Propiedades.
El material obturador 12 de la presente
invención incluye en su composición aceite mineral, cera de petróleo
y un formador de viscosidad, en el que el formador de viscosidad
puede incluir polibutano, un copolímero dibloque
estireno-caucho, un oligómero
etileno-propileno y combinaciones de ellos. El
material obturador 12 se forma calentando el aceite mineral a una
temperatura de procesamiento de aproximadamente 120º a
aproximadamente 160ºC, y mezclando la cera de petróleo y el
formador de viscosidad con el aceite mineral calentado.
Después de mezclar, el material obturador 12
puede ser introducido dentro de un recipiente para usar como
obturador ambiental para proteger los cables de comunicación de
condiciones ambientales externas. Por ejemplo, el material
obturador 12, mientras está derretido y fluido, puede ser inyectado
dentro de la caja 10 de cables o el conector 32 de hilos de
plaquita. Una vez inyectado, el material obturador 12 puede tener
permitido enfriarse hasta una temperatura ambiente (por ejemplo
25ºC). El enfriamiento provoca que el material obturador 12 se
solidifique a estado similar a parafina dentro del recipiente.
Aunque no se desea estar limitado a la teoría,
se cree que el formador de viscosidad evita sustancialmente que la
parafina de petróleo obtenga un volumen sólido uniforme. Por
ejemplo, un copolímero dibloque es esencialmente una pluralidad de
esferas, en el que cada esfera tiene un núcleo de poliestireno
rodeado por cadenas de caucho. Así pues, cuando el material
obturador 12 se enfría, la cera de petróleo se cree que se
solidifica en los espacios intersticiales entre las esferas del
copolímero dibloque, formando por tanto una matriz de cera. La
matriz de parafina proporciona el estado similar a cera del material
obturador 12, en el que el estado similar a cera existe mientras la
matriz de cera permanece substancialmente intacta. Sin embargo,
cuando se aplica suficiente esfuerzo cortante al material obturador
12, la parte de la matriz de cera que es sometida al esfuerzo
cortante se rompe irreversiblemente. Esto permite que las
propiedades del aceite mineral y el formador de viscosidad (es
decir el copolímero dibloque en este ejemplo) se vuelva dominante.
Así pues, la parte de material obturador 12 que recibe la
aplicación de suficiente esfuerzo cortante es transformada desde el
estado similar a parafina al estado similar a grasa.
Aceites minerales apropiados para usar en el
material obturador 12 incluyen aceites de hidrocarbonos de petróleo
destilado, tales como aceites minerales de parafina, aceites
minerales naftéticos y combinaciones de ellos. Los aceites
minerales naftéticos contienen grupos de nafteno (es decir
cicloparafina) y son mayores que el 35% en peso de naftético y
menos del 65% en peso de parafina, de acuerdo con el documento ASTM
D2501-00. Los aceites minerales de parafina
contienen cera de parafina y exhiben mayor resistencia a la
oxidación y menor volatilidad comparado con los aceites minerales
naftéticos. Ejemplos de aceites minerales apropiados disponibles
comercialmente incluyen el designado comercialmente aceite mineral
blanco "KAYDOL" y el designado comercialmente aceite mineral
blanco "SEMTOL 40", ambos disponibles comercialmente de
Crompton Corporation, Middlebury, CT. Una concentración mínima
adecuada del aceite mineral en el material obturador 12 es
aproximadamente el 50% en peso, basándose en todo el peso del
material obturador 12. Una concentración máxima adecuada del aceite
mineral en el material obturador 12 es aproximadamente el 90% en
peso, basándose en todo el peso del material obturador 12.
Ceras apropiadas de petróleo para usar en el
material obturador 12 incluyen ceras de polietileno que tienen
puntos de fusión mayores de aproximadamente 90ºC. Ejemplos de ceras
de petróleo adecuadas comercialmente disponibles para el uso en el
material obturador 12 incluyen la designada comercialmente Ceras de
Parafina "PARAFLINT C105" y "PARAFLINT H1", que están
comercialmente disponibles de Moore & Munger, Inc., Shelton, CT.
Una concentración mínima adecuada de la cera de petróleo en el
material obturador 12 es aproximadamente el 3% en peso, basándose
en todo el peso del material obturador 12. Una concentración máxima
adecuada de la cera de petróleo en el material obturador 12 es
aproximadamente el 20% en peso, basándose en todo el peso del
material obturador 12.
Polibutanos adecuados para usar en el formador
de viscosidad del material obturador 12 incluyen polímeros con la
formula [C_{4}H_{8}]_{n}, y que tienen pesos
moleculares en el intervalo de aproximadamente 1.000 a
aproximadamente 20.000. Los polibutanos son generalmente polímeros
lineales largos que se enredan entre sí con el copolímero dibloque.
Así pues, los polibutanos son adecuados para aumentar las
propiedades adhesivas y cohesivas del material obturador 12 cuando
el material obturador 12 está en el estado similar a grasa. Una
concentración mínima adecuada del polibutano en el material
obturador 12 es aproximadamente el 1% en peso, basándose en todo el
peso del material obturador 12. Una concentración máxima adecuada
del polibutano en el material obturador 12 es aproximadamente el
10% en peso, basándose en todo el peso del material obturador
12.
Copolímeros dibloque de
estireno-caucho adecuados para usar en el formador
de viscosidad del material obturador 12 incluyen
estireno-isopreno,
estireno-polibutadieno,
estireno-etileno/butileno,
estireno-etileno/propileno y combinaciones de
ellos. Ejemplos de copolímeros dibloque adecuados comercialmente
disponibles incluyen los designados comercialmente copolímero en
bloques "KRATON G-1701" y "KRATON
G-1702", ambos están comercialmente disponibles
de Kraton Polymers, Houston, TX; y copolímero en bloques "SEPTON
S1020" de Septon Company de América, Pasadena, TX. Una
concentración mínima adecuada del copolímero dibloque en el material
obturador 12 es aproximadamente el 4% en peso, basándose en todo el
peso del material obturador 12. Una concentración máxima adecuada
del copolímero dibloque en el material obturador 12 es
aproximadamente el 15% en peso, basándose en todo el peso del
material obturador 12.
Los copolímeros dibloque y el aceite mineral
usados en la presente invención tienen coeficientes similares de
expansión térmica. Así pues, el material obturador 12 no exhibe
rezume de aceite cuando se usa a temperaturas elevadas. Muchas
grasas convencionales usan agentes modificadores reológicos y
aceites que tienen coeficientes de expansión térmica
significativamente diferentes. Así pues, cuando las grasas
convencionales son calentadas en ambientes cálidos, el aceite se
separa de los agentes modificadores reológicos (es decir, rezuma).
Esto da lugar a un residuo aceitoso en la superficie de la grasa
convencional que no es deseado.
Oligómeros de etileno-propileno
apropiados para usar en el formador de viscosidad del material
obturador 12 incluyen copolímeros de bajo peso molecular de etileno
y propileno. Una concentración mínima adecuada del oligómero de
etileno-propileno en el material obturador 12 es
aproximadamente el 1% en peso, basándose en todo el peso del
material obturador 12. Una concentración máxima adecuada del
oligómero de etileno-propileno en el material
obturador 12 es aproximadamente el 10% en peso, basándose en todo el
peso del material obturador 12.
El material 12 de grasa de la presente invención
puede incluir también componentes adicionales, tales como
estabilizadores, antioxidantes, copolímeros tribloque de
estireno-caucho-estireno, ayudas al
procesamiento, microesferas y combinaciones de ellos.
Estabilizadores y antioxidantes apropiados
incluyen fenoles, fosfatos, foforatos, tiosinergistas, aminas,
benzoatos y combinaciones de ellos. Antioxidantes basados en fenol
apropiados comercialmente disponibles incluyen los designados
comercialmente Antioxidantes y Estabilizadores de Calor para
aplicaciones de cables e hilos "IRGANOX 1035", "IRGANOX
1010" y "IRGANOX 1076", disponibles comercialmente de Ciba
Specialty Chemicals Corp., Tarrytown, NY. Una concentración máxima
adecuada de estabilizadores y antioxidantes en el material obturador
12 es aproximadamente el 1% en peso, basándose en todo el peso del
material obturador 12. Cuando se forma el material obturador 12,
los estabilizadores y antioxidantes pueden ser disueltos o
dispersados en el aceite mineral antes de combinar el copolímero
dibloque con el aceite mineral.
Copolímeros tribloque
estireno-caucho-estireno apropiados
para usar en el material obturador 12 incluyen
estireno-butadieno-estireno (SBS),
estireno-isopreno-estireno (SIS),
estireno-etileno/butileno-estireno
(SEBS),
estireno-etileno/propileno-estireno
(ESPS) y combinaciones de ellos. Ejemplos de copolímeros de bloque
SEBS adecuados comercialmente disponibles para usar en un material
obturador 12 incluyen los designados comercialmente copolímero en
bloques "KRATON G-1650" y "KRATON
G-1652", ambos están comercialmente disponibles
de Kraton Polymers, Houston, TX. Adicionalmente, copolímeros
tribloque estireno-caucho-estireno
apropiados para usar en el material obturador 12 incluyen también
copolímeros tribloque
estireno-caucho-estireno que están
incluidos como aditivos en algunos copolímeros tribloque
estireno-caucho-estireno
comercialmente disponibles. Una concentración máxima adecuada del
copolímero tribloque
estireno-caucho-estireno en el
material obturador 12 es aproximadamente el 2% en peso, basándose en
todo el peso del material obturador 12. El copolímero tribloque
estireno-caucho-estireno puede ser
mezclado con el aceite mineral junto con el copolímero
dibloque.
Microesferas adecuadas para usar en el material
obturador 12 incluyen microesferas de plástico y cristal hueco
functionalized o no functionalized. Las microesferas de cristal
hueco tienen tamaños de partícula promedio por volumen y un tamaño
superior efectivo (95%), de aproximadamente 10 micrómetros a
aproximadamente 140 micrómetros, y densidades reales de
aproximadamente 0,1 gramos/centímetro cúbico (g/cm^{3}) a
aproximadamente 0,4 g/cm^{3}. El término "densidad real" es
una concentración de materia, medida en peso por unidad de volumen.
Dichas microesferas de cristal huecas contienen una gran fracción
de volumen de aire (por ejemplo, del orden del 90% al 95% de aire)
y exhiben una constante dieléctrica de aproximadamente 1,0. Así
pues, las microesferas de cristal hueco reducen la constante
dieléctrica global del material obturador 12. Esto permite que el
material obturador 12 exhiba un nivel de aislamiento eléctrico
además de funcionar como una barrera a la humedad.
\newpage
Ejemplos de microesferas de cristal huecas
adecuadas comercialmente disponibles para usar en el material
obturador 12 incluyen la Serie S, Serie K y Serie A de las
comercialmente designadas Burbujas de Cristal "3M SCOTHLITE"
disponibles comercialmente de 3M Company, St. Paul, MN. Ejemplos de
Burbujas de Cristal 3M SCOTCHLITE particularmente apropiadas
incluyen las Burbujas de Cristal 3M SCOTCHLITE K1 (densidad real de
0,125 g/cm^{3}), Burbujas de Cristal 3M SCOTCHLITE K15 (densidad
real de 0,15 g/cm^{3}), Burbujas de Cristal 3M SCOTCHLITE A16
(densidad real de 0,16 g/cm^{3}), Burbujas de Cristal 3M
SCOTCHLITE K20 (densidad real de 0,20 g/cm^{3}), Burbujas de
Cristal 3M SCOTCHLITE S22 (densidad real de 0,22 g/cm^{3}), y
combinaciones de ellas. Una concentración máxima adecuada de
microesferas en el material obturador 12 es aproximadamente el 20%
en peso, basándose en todo el peso del material obturador 12. Si la
densidad real de las microesferas es significativamente mayor que
los ejemplos recién explicados, entonces la densidad del volumen
global de las microesferas basadas en todo el volumen del material
obturador 12 puede ser una medición apropiada en vez de densidad en
peso. Una carga de volumen apropiada sería de hasta aproximadamente
el 50%. En cada caso, la carga de las microesferas es seleccionada
de acuerdo con las enseñanzas de esta memoria para obtener
propiedades deseadas del obturador. Cuando se forma el material
obturador 12, las microesferas son cargadas deseablemente a la
mezcla después de combinar el copolímero dibloque y la cera de
petróleo con el aceite mineral.
El material obturador 12 es un obturador
beneficioso para el ambiente que es fácil de usar, versátil y barato
de fabricar. El material obturador 12 puede ser transportado en el
estado similar a cera en un recipiente y cizallado y comprimido a
continuación, y transformado por tanto, totalmente o en parte, al
estado similar a grasa. Las partes del material obturador 12 que
están en el estado similar a grasa proporcionan una fijación
obturada contra las condiciones ambientales para una variedad de
aplicaciones.
Hay disponibles varias técnicas analíticas para
caracterizar los materiales obturadores de la presente invención.
Varias de las técnicas analíticas se emplean en esta memoria. Una
explicación de estas técnicas analíticas está a continuación.
Materiales obturadores de la presente invención
fueron medidos cuantitativamente conforme al siguiente procedimiento
para determinar la dureza y ratios de dureza de los materiales
obturadores cuando se transforman desde el estado similar a cera al
estado similar a grasa. Cada material obturador fue colocado en un
horno mantenido a 140ºC. Cuando el material obturador se fundió lo
suficiente de forma que la viscosidad permitiera verterlo, una
parte del material obturador fue vertido a una altura de 25
milímetros en una lata metálica de ungüento, que era de 36
milímetros de alta y 50 milímetros de diámetro. Si el material
obturador mostraba signos de separarse en capas, el material
obturador era removido antes de verterlo en la lata. Después se
permitió al material obturador enfriarse a 25ºC durante 3 horas
para obtener un estado similar a cera.
La dureza del material obturador fue probada en
tres puntos diferentes en la lata, en los que cada punto estaba al
menos 1,3 centímetros separado lejos de otro punto y del borde de la
lata. El ensayo de dureza fue realizado con un Texture Analyzer
XT2, que está comercialmente disponible de Texture Technologies
Corp., Scarsdale, NY. El Texture Analyzer incluía una sonda de bola
de 6,35 mm (1/4 de pulgada) y celda de carga de cinco kilogramos.
Las condiciones de funcionamiento incluían una fuerza de contacto de
50,0 gramos, velocidades de ensayo de 0,1 milímetros/segundo, una
fuerza de activación de 0,5 gramos, temperatura ambiente de 25ºC y
presión atmosférica. La dureza registrada se basó en el esfuerzo
cortante requerido para recorrer cinco milímetros desde la
superficie del material obturador. Para cada una de las lecturas en
los tres puntos diferentes, los resultados fueron promediados y
registrados como la dureza del material obturador en el estado
similar a cera. Las lecturas que excedían de 500 gramos fueron
reportadas como 500 gramos debido a la limitación de 500 gramos del
Texture Analyzer.
Después de que se completó el ensayo de dureza,
una parte del material obturador en cada uno de los tres puntos fue
removida con un depresor de lengua de madera para transformar el
material obturador desde el estado similar a cera al estado similar
a grasa. Se puso atención en minimizar la introducción de burbujas
de aire y proporcionar una superficie horizontal homogénea. La
dureza del material obturador fue probada de nuevo en los tres
puntos diferentes en la lata de la misma manera explicada antes.
Para cada una de las lecturas en los tres puntos diferentes, los
resultados fueron promediados y registrados como la dureza del
material obturador en el estado similar a grasa. El ratio de la
dureza del material en estado similar a cera frente a la dureza del
material obturador en estado similar a grasa se obtuvo dividiendo
la dureza del material obturador en estado similar a cera por la
dureza del material obturador en el estado similar a grasa.
\vskip1.000000\baselineskip
La presente invención se describe más
particularmente en los siguientes ejemplos que tienen la intención
solo de ilustraciones, ya que para los expertos en la técnica serán
evidentes numerosas modificaciones y variaciones dentro del alcance
de la presente invención. A menos que se observe de otra manera,
todas partes, porcentajes y ratios reportados en los siguientes
ejemplos están basados en el peso y todos agentes reactivos usados
en los ejemplos se obtuvieron, o estaban disponibles, de
proveedores químicos descritos después, o pueden ser sintetizados
por técnicas convencionales.
Las siguientes abreviaturas de composición son
usadas en los siguientes ejemplos:
- "Aceite Semtol":
- Aceite mineral comercialmente disponible bajo la designación comercial Aceite Mineral Blanco "SEMTOL 40" de Crompton Corporation, Middlebury, CT.
- "Aceite Kaydol":
- Aceite mineral comercialmente disponible bajo la designación comercial Aceite Mineral Blanco "KAYDOL" de Crompton Corporation, Middlebury, CT.
- "S1020 DB":
- Un copolímero dibloque estireno-caucho comercialmente disponible bajo la designación comercial copolímero en bloques "SEPTON S1020" de Septon Company of America, Pasadena, TX.
- "G1701 DB":
- Un copolímero dibloque estireno-caucho comercialmente disponible bajo la designación comercial copolímero en bloques "KRATON G1701" de Kraton Polymers, Houston, TX.
- "G1702 DB":
- Un copolímero dibloque estireno-caucho comercialmente disponible bajo la designación comercial copolímero en bloques "KRATON G1702" de Kraton Polymers, Houston, TX.
- "S4077 TB":
- Un copolímero tribloque estireno-caucho-estireno comercialmente disponible bajo la designación comercial copolímero en bloques "SEPTON S4077" de Septon Company of America, Pasadena, TX.
- "G1650 TB":
- Un copolímero tribloque estireno-caucho-estireno comercialmente disponible bajo la designación comercial copolímero en bloques "KRATON G1650" de Kraton Polymers, Houston, TX.
- "G1651 TB":
- Un copolímero tribloque estireno-caucho-estireno comercialmente disponible bajo la designación comercial copolímero en bloques "KRATON G1651" de Kraton Polymers, Houston, TX.
- "G1652 TB":
- Un copolímero tribloque estireno-caucho-estireno comercialmente disponible bajo la designación comercial copolímero en bloques "KRATON G1652" de Kraton Polymers, Houston, TX.
- "H1500 PB":
- Polibutano comercialmente disponible bajo la designación comercial "INDOPOL H1500" de BP Petrochemicals, Houston, TX.
- "Paraflint H1":
- Una cera de parafina comercialmente disponible bajo a designación comercial cera "PARAFLINT H1" de Moore & Munger, Inc., Shelton, CT.
- "Paraflint C105":
- Una cera de petróleo comercialmente disponible bajo a designación comercial cera "PARAFLINT C105" de Moore & Munger, Inc., Shelton, CT.
- "Microesferas":
- Microesferas de cristal comercialmente disponibles bajo la designación comercial Microesferas "3M SCOTCHLITE S22" de 3M Company, St. Paul, MN.
- "Irganox":
- Un antioxidante disponible comercialmente bajo la designación comercial Antioxidante "IRGANOX 1010" de Ciba Specialty Chemicals Corp., Tarrytown, NY.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplos
1-19
Materiales obturadores de los ejemplos
1-19 fueron preparados conforme al siguiente
procedimiento. Las tablas 1-3 proporcionan
concentraciones de porcentaje en peso de los componentes para los
materiales obturadores de los ejemplos 1-19. Para
cada material obturador, todos los ingredientes, excepto las
microesferas (si alguna), fueron cargados en una jarra de vidrio de
453 gramos (16 onzas) con una tapa de metal perfilada con papel de
metal. Se añadió una barra para agitar a la jarra, que después se
cerró y se colocó en un horno mantenido a 150ºC durante 30 minutos
(los materiales obturadores que incorporaban aceite Semtol fueron
colocados en un horno mantenido a una temperatura de 130ºC en vez
de 150ºC).
Después de un periodo de 30 minutos, la jarra
fue retirada y movida después a un plato caliente agitador, en el
que fue calentada mientras se agitaba hasta que el material
obturador estaba substancialmente uniforme y exhibía una viscosidad
baja. La jarra se retiró entonces del plato caliente de agitación, y
las microesferas, si se usaban, fueron añadidas y agitadas en el
material obturador con la varillas agitadora de vidrio. Los
materiales obturadores fueron enfriados y su consistencia
examinada.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Los materiales obturadores de los ejemplos
1-19 fueron probados conforme al Ensayo de Dureza,
explicado antes. Para cada material obturador, la tabla 4
proporciona la dureza del material en estado similar a cera, la
dureza del material obturador en estado similar a grasa y el ratio
de dureza del material obturador en estado similar a cera por la
dureza del material obturador en el estado similar a grasa.
Los datos proporcionados en la Tabla 4 muestran
que los materiales obturadores de los ejemplos 1-19
exhiben una primera dureza en el estado similar a cera y una
segunda dureza después de ser sometidos a un esfuerzo cortante, en
el que la segunda dureza sucede en el estado similar a grasa. Los
materiales obturadores de los ejemplos 1-19 tienen
durezas mientras están en estado similar a cera que están
comprendidas entre 2,5 y aproximadamente 180 veces las durezas de
los estados similares a grasa. Así pues, los materiales obturadores
de la presente invención pueden ser transportados en estado similar
a cera y ser transformados a continuación al estado similar a grasa
para funcionar como obturadores ambientales.
Si bien la presente invención ha sido descrita
con referencia a las realizaciones preferidas, los expertos en la
técnica reconocerán que se pueden efectuar cambios de forma y
detalle sin desviarse del espíritu y alcance de la invención. La
secuencia de etapas en las reivindicaciones no es limitadora a menos
que se requiera para realizar completamente la invención. Además,
la presente invención puede ser usada en el punto de conexión de
cualquier transmisor o conductor óptico o eléctrico, incluyendo
cables de comunicación y otras aplicaciones.
Claims (7)
1. Un método para usar material obturador, el
método comprende:
- proporcionar el material obturador, en el que el material obturador comprende aceite mineral, cera de petróleo y un formador de viscosidad seleccionado de un grupo que consiste en polibutano, un copolímero dibloque de estireno-caucho, un oligómero de etileno-propileno y combinaciones de ellos, y en el que el material obturador exhibe una primera dureza; y
- aplicar fuerza de cizalla a al menos una primera parte del material obturador, en el que la primera parte del material obturador exhibe una segunda dureza después de que se aplica la fuerza de cizalla, y en el que la primera dureza es al menos dos veces mayor que la segunda dureza.
2. Un método para usar material obturador, el
método comprende:
- calentar el material obturador en el que el material obturador comprende en su composición aceite mineral, parafina de petróleo y un formador de viscosidad seleccionados de un grupo que consiste en polibutano, un copolímero dibloque estireno-caucho, un oligómero etileno-propileno y combinaciones de ellos.
- introducir el material obturador en un recipiente,
- permitir que el material obturador se enfríe y exhiba una primera dureza; y
- aplicar fuerza de cizalla a al menos una primera parte del material obturador situado dentro del recipiente, en el que la primera parte del material obturador exhibe una segunda dureza después de ser sometido al esfuerzo cortante, en el que la primera dureza es al menos dos veces mayor que la segunda dureza.
3. El método acorde con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la primera dureza es al menos
diez veces mayor que la segunda dureza.
4. El método acorde con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el copolímero dibloque de
estireno-caucho constituye aproximadamente el 15% en
peso o menos del material obturador, basado en el peso total del
material obturador.
5. El método acorde con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la cera de petróleo
constituye aproximadamente el 20% en peso o menos del material
obturador, basado en el peso total del material obturador.
6. El método acorde con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el material obturador
comprende además microesferas, y en el que las microesferas
constituyen aproximadamente el 50% en volumen o menos del material
obturador, basándose en todo el volumen del material obturador.
7. El método de la reivindicación 6, en el que
las microesferas exhiben una densidad real que está comprendida
entre aproximadamente 0,1 gramos/centímetro cúbico y aproximadamente
0,4 gramos/centímetro cúbico.
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