MX2012013481A - Composicion desecante de polimero de silicona y metodo para su produccion. - Google Patents
Composicion desecante de polimero de silicona y metodo para su produccion.Info
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Abstract
Un artículo moldeado que incluye una mezcla de un polímero de silicona autosoportante y un sorbente, en donde el sorbente se dispersa homogéneamente en el polímero de silicona. Un método para formar una composición de moldeo que incluye un polímero de silicona y un sorbente, en donde el polímero de silicona incluye un primer material de silicona y un segundo material de silicona, el primer material de silicona es diferente que el segundo material de silicona, el método incluye las etapas de: a) mezclar el primer material de silicona y el sorbente en una primera composición mezclada, en donde el sorbente se dispersa homogéneamente en el primer material de silicona; b). mezclar el segundo material de silicona y el sorbente en una segunda composición mezclada, en donde el sorbente se dispersa homogéneamente dentro del segundo material de silicona, y, c) mezclar la primer y segunda composiciones mezcladas para formar la composición de moldeo, en donde el sorbente se dispersa homogéneamente dentro de la composición de moldeo y la composición de moldeo es curable con calor.
Description
COMPOSICIÓN DESECANTE DE POLÍMERO DE SILICONA Y MÉTODO PARA SU
PRODUCCIÓN
REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES RELACIONADAS
Esta solicitud de patente reclama el beneficio bajo 35 U.S.C. § 1 19(e) de la Solicitud de Patente Provisional de los E.U.A. Número de Serie 61/348,603, presentada en mayo 26, 2010, esta solicitud se incorpora aquí por referencia.
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere en general a una composición sorbente de polímero de silicona, y más particularmente a un método para formar una composición sorbente de polímero de silicona basada en hule de silicona o resina de silicona y artículos de manufactura fabricados con la misma, que comprende adsorber aditivos en una base de hule de silicona o resina de silicona.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Los polímeros de silicona son compuestos químicos sustancialmente inertes desde el punto de vista químico, utilizados en una variedad de aplicaciones. Los compuestos de polímero de silicona típicamente proporcionan resistencia al calor, cualidades de tipo hule, aislamiento eléctrico, capacidades sellantes, resistencia a oxidación, baja toxicidad y alta permeabilidad a gases, por nombrar sólo unas cuantas cualidades. Debido a la naturaleza inerte de los polímeros de silicona y otras cualidades benéficas, pueden emplearse en una variedad de aplicaciones en el intervalo desde artículos de cocina a dispositivos médicamente implantables.
Composiciones sorbentes y de resina conocidas proporcionan barreras a humedad convenientes; sin embargo estas composiciones pueden ser lentas para responder al vapor de agua y por lo tanto inadecuadas en aplicaciones en donde se requiere rápida absorción de vapor de agua. Algunas composiciones conocidas se
describen en la Patente de los E.U.A. Número 7,595,278 y la Solicitud de Patente de los E.U.A. Número de Serie 1 1/635,750, esta patente y solicitud de patente se incorporan aquí por referencia.
BREVE COMPENDIO DE LA INVENCIÓN
La presente invención comprende ampliamente un artículo moldeado incluyendo una mezcla de un polímero de silicona de autosoporte y un sorbente, en donde el sorbente se dispersa de manera homogénea dentro del polímero de silicona.
En una modalidad adicional, la presente invención comprende ampliamente una composición de moldeo que incluye un componente de silicona y un sorbente, en donde el sorbente se dispersa en forma homogénea dentro del componente de silicona.
Todavía en una modalidad adicional, la presente invención comprende ampliamente un método para formar una composición de moldeo que incluye un polímero de silicona y un sorbente, en donde el polímero de silicona incluye un primer material de silicona y un segundo material de silicona, el primer material de silicona es diferente al segundo material de silicona. El método incluye las etapas de: a) formular el primer material de silicona y el sorbente en una primer composición mezclada, en donde el sorbente se dispersa homogéneamente dentro del primer material de silicona; b) formular el segundo material de silicona y el sorbente en una segunda composición mezclada, en donde el sorbente se dispersa homogéneamente dentro del segundo material de silicona; y c) formular la primera y segunda composiciones mezcladas para formar la composición de moldeo, en donde el sorbente se dispersa homogéneamente dentro de la composición de moldeo y la composición de moldeo es curable con calor.
Estos y otros objetivos y ventajas de la presente invención serán fápilmente apreciables a partir de la siguiente descripción de modalidades preferidas de la invención y de los dibujos y reivindicaciones acompañantes.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La naturaleza y modo de operación de la presente invención ahora serán más completamente descritos en la siguiente descripción detallada de la invención tomada con las figuras de los dibujos acompañantes, en donde:
La Figura 1 es una vista en perspectiva de un anillo tórico formado de la composición desecante de polímero de silicona de la presente invención;
La Figura 2 es una vista en perspectiva de un inserto formado a partir de la composición desecante de polímero de silicona de la presente invención;
La Figura 3 es una vista en perspectiva de una arandela, que también puede ser referida como un empaque, formada a partir de la composición desecante de polímero de silicona de la presente invención; y,
La Figura 4 es una vista en sección transversal de un dispositivo para inflado de bolsa de aire que tiene la arandela mostrada en la Figura 3 ahí colocada.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
Se entiende que ésta invención no se limita a la metodología, materiales y modificaciones particulares descritas y como tal, por supuesto pueden variar. También se entiende que la terminología aquí empleada es con el propósito de describir sólo aspectos particulares y no se pretende limitar el alcance de la presente invención, que se limita sólo por las reivindicaciones anexas.
A menos que se defina de otra forma, todos los términos técnicos y científicos aquí empleados tienen el mismo significado como se entiende comúnmente por una persona con destreza ordinaria en la especialidad a la cual pertenece esta invención. Aunque pueden emplearse cualesquiera métodos, dispositivos o materiales similares o equivalentes a aquellos aquí descritos en la práctica o prueba de la invención, los métodos, dispositivos y materiales preferidos ahora se describen.
Como una persona con destreza ordinaria en la especialidad aprecia, el término "fluido" se define como un agregado de materia en donde las moléculas son capaces de fluir entre sí sin límite y sin que se formen planos de fractura. "Fluido" puede emplearse para describir por ejemplo líquidos, gases y vapores. Adicionalmente, una sal de anión que desprende C02 como se emplea aquí, se refiere a cualquier sal que desprenda vapor de C02 ante contacto con un ácido más fuerte que el ácido carbónico, por ejemplo carbonatas y bicarbonatos. "Permeabilidad de vapor" como se emplea aquí, se refiere a la velocidad de permeabilidad, independiente de la permeabilidad actual de cualquier vapor o gas, excepto agua, a través de un material. Cuando el término "permeable" o "impermeable" se emplea aquí, se entiende que se refiera a la transferencia de fluido a través de un material ya sea a través de los poros o a un nivel molecular. "Auto-soportante" como se emplea aquí, se refiere a retener sustancialmente a las mismas dimensiones sobre un período de tiempo prolongado, por ejemplo al menos un mes, sin necesidad por estar confinado a otra estructura o superficie.
Se ha encontrado que los polímeros de silicona en la forma de resina de silicona y elastómero/hule de silicona son particularmente útiles para aplicaciones en donde se dispersa homogéneamente un desecante a través de la resina o hule. La silicona se pretende que signifique ampliamente un fluido, resina o elastómero que puede ser una grasa, hule o polímero espumable. Aún más, la silicona es el nombre de grupo para polímeros semiorgánicos, repelentes al agua, termoestables, de radicales orgánicos enlazados a las siliconas por ejemplo dimetil silicona. Además, habrá de apreciarse que la resina de silicona se pretende que incluya ampliamente pero no limitada a un tipo de material de silicona que se forma por oligosiloxanos tipo jaula, ramificados, con la fórmula general de RnSiXmOy, en donde R es un sustituyente no reactivo, por ejemplo grupo metilo o fenilo, y X es un grupo funcional, por ejemplo grupo hidrógeno, hidroxilo, cloro o alcoxi.
Los grupos anteriores pueden ser altamente entrelazados para formar estructuras de polisiloxano insolubles. Aún más, cuando R es un grupo metilo, cuatro unidades monoméricas siloxano funcionales posibles incluyen pero no están limitadas a Me3SiO, Me2Si02, MeSi03 y Si04. Típicamente, las resinas de silicona se forman por condensación hidrolítica de diversos precursores de silicona. Algunos materiales de partida empleados en la formación de las resinas de silicona incluyen pero no están limitados a silicato de sodio, clorosilano, tetraetoxisilano, etil polisilicato, dimetildiclorosilano y disiloxanos. Por el contrario, el hule de silicona se pretende que incluya ampliamente pero no limitado a un material tipo hule compuesto por silicona, que se vulcaniza a través de la introducción de calor. El proceso de vulcanización puede incluir más de una etapa, por ejemplo calentamiento para dar una forma seguido por un proceso de curado posterior prolongado. El hule de silicona puede ser coloreado y además puede ser extrudido en tubos, tiras, cuerdas, etc., y estas aplicaciones pueden ser además empleadas para formar empaques y/o anillos tóricos.
Algunos polímeros de silicona se forman al combinar dos o más componentes, de esta manera resultando en una composición que puede ser entrelazada, curada o vulcanizada. Por ejemplo, puede formarse un polímero de silicona a partir de primeros y segundos materiales de silicona. El primer material de silicona puede ser un polímero de alquil silicona, por ejemplo metil silicona, y el segundo material de silicona puede ser un polímero de vinil silicona. La combinación del primer y segundo polímeros de silicona es termocurable, lo que puede ser acelerado con un catalizador tal como platino. Esta combinación y proceso de curado se ilustran la continuación.
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La presente invención comprende un componente o polímero de silicona debido a la variedad de características benéficas que se proporcionan por resina de silicona y hule de silicona. Por ejemplo, aunque la resina de silicona proporciona una barrera al agua líquida, la resina de silicona es permeable a vapor de agua. La resina de silicona es elástica, lo que permite su aplicación como un material de sello reutilizable. Adicionalmente, la resina de silicona puede soportar exposición a intervalos de temperatura elevada, que pueden provocar que otras resinas termoplásticas y termofijas se descompongan.
De acuerdo con la presente invención, un material desecante, por ejemplo tamiz molecular, gel de sílice, una resina de intercambio de iones, carbón activado, alúmina activada, arcilla, zeolita, metal en partículas, una sal que comprende un anión de desprendimiento de C02, óxido de calcio y sus mezclas, puede agregarse a los componentes separados utilizados para formar el hule o resina de silicona, puede agregarse a un solo componente o puede agregarse a la combinación de componentes después de que los mismos se han combinado. Una modalidad preferida, que se considera resulta sustancialmente en todas las partículas desecantes que son partículas desecantes discretas cada una circundada por material de silicona, comprende introducir y mezclar partículas desecantes en cada componente empleado para formar el polímero de silicona, mezclar en conjunto los componentes incluyendo desecante para formar una composición y subsecuentemente entrelazar la composición para formar una resina de silicona o hule de silicona con sorbente. Habrá de apreciarse que dependiendo del artículo final deseado, la composición homogénea puede moldearse por inyección, o de otra manera darle forma por ejemplo hoja, tubo, tapón, etc., antes de y/o durante la etapa de entrelazamiento.
A fin de que un proceso de moldeo por inyección de líquido se implemente, deben estar en sitio varios componentes mecánicos. Típicamente, una máquina de moldeo requiere un dispositivo de bomba de dosificado en conjunto con una unidad de inyección a la cual se conecta un mezclador dinámico o estático. Un sistema integrado puede ayudar en precisión y eficiencia de proceso. Los componentes críticos de una máquina de moldeo por inyección de líquido incluyen: inyectores, unidades de medición, tambores de suministro, mezcladores, boquillas y abrazaderas de molde. Aunque los componentes anteriores se identifican como críticos, habrá de apreciarse que también son posibles otros arreglos de moldeo por inyección y estos arreglos están dentro del espíritu y alcance de la presente invención.
Un inyector o un dispositivo de inyección es responsable por someter a presión la silicona líquida para ayudar en la inyección del material en la sección de bombeo de la máquina. Pueden ajustarse presión y velocidad de inyección a discreción del operador. Unidades de dosificación bombean los dos materiales líquidos primarios, es decir el catalizador y los materiales de silicona formadores de base, para asegurar que los dos materiales mantengan una proporción constante mientras que se liberan en forma simultánea. Tambores de suministro, también llamados émbolos, sirven como los recipientes primarios para mezclar materiales. Tanto los tambores de suministro como un recipiente de pigmento pueden conectarse al sistema de bombeo principal. Mezcladores, por ejemplo estáticos o dinámicos combinan materiales en conjunto después de que los componentes salen de las unidades de dosificación. Una vez combinados, se emplea presión para impulsar la mezcla a un molde designado, dispositivo de extrusión, etc. Una boquilla se emplea típicamente para facilitar la deposición de la mezcla en el molde. A menudo, la boquilla caracteriza una válvula de paso para ayudar a evitar fuga y/o desbordamiento del molde. Finalmente, abrazaderas de molde se emplean para sujetar el molde durante el proceso de moldeo por inyección y abrir el molde al completar.
Ampliamente, puede describirse a continuación un ejemplo de un proceso de moldeo por inyección utilizando la presente invención. Componentes de silicona líquidas se suministran en barriles, en donde cada componente tiene ahí mezclado un desecante disperso homogéneamente. Los dos componentes se bombean a través de un mezclador estático por una bomba de dosificación. Uno de los componentes contiene el catalizador, que típicamente se basa en platino; sin embargo, puede ser cualquier catalizador conocido en la técnica. Si se desea, una pasta colorante así como otros
aditivos también pueden agregarse antes que el material entre a la sección de mezclado estático. En el mezclador estático, los componentes se mezclan bien y subsecuentemente se transfieren a una sección de dosificación enfriada de la máquina de moldeo por inyección. El mezclador estático produce un material muy homogéneo que resulta en productos que no son sólo muy consistentes a través del artículo moldeado sino también de artículo en artículo. Habrá de apreciarse que el ejemplo anterior de un proceso de moldeo por inyección no es más que una modalidad de la presente invención y otros procesos también pueden emplearse, por ejemplo un proceso de extrusión.
Los siguientes ejemplos representan características de desempeño de resinas de silicona entrelazadas, cargadas con un desecante de tamiz molecular 13x y un desecante de óxido de calcio (CaO).
Ejemplo 1
10 gramos de Tamiz Molecular 13x Tipo UOP (Advanced Specialty Glass Equipment, ítem Número MS-1330, Lote Número 201 1007388) se agregan a 18 gramos de un hule de silicona líquido de bajo durómetro (Shin-Etsu Silicones, ID de Producto Número KE-2004-10A), y los dos componentes se mezclaron hasta que forman una primera mezcla uniforme, es decir homogénea. Después, 10 gramos de Tamiz Molecular 13x Tipo UOP (Advanced Specialty Glass Equipment, ítem Número MS-1330, Lote Número 201 1007388) se agregan a 18 gramos de un hule de silicona líquido de bajo durómetro (Shin-Etsu Silicones, ID de Producto Número KE-2004- 0B), y los dos componentes después se mezclaron hasta que formaron una segunda mezcla uniforme, es decir homogénea. A continuación, la primera y segunda mezclas uniformes se combinaron y mezclaron hasta que formaron una composición uniforme, es decir homogénea, que al calentar cura para formar un elastómero de silicona. La composición uniforme final se forma en una hoja delgada y coloca en un horno a 120°C (248°F) para curar, es decir entrelazar, por una hora. Después de entrelazamiento, la composición final se probó para adsorción de agua en un ambiente que comprende aproximadamente 80% de humedad relativa (RH). La Tabla 1 a continuación resume la adsorción de agua sobre varios días. La adsorción de agua se representa en la forma de por ciento en peso de agua.
Tabla 1
La adsorción teórica máxima de agua se calcula de acuerdo con la siguiente fórmula (1 ):
adcomp=(m¡)x(dl)x(admax)
(1 )
en donde: adCOmp es la masa máxima teórica de agua adsorbida por la composición entrelazada final;
m¡ es la masa inicial total de la composición final después de entrelazamiento; di es el por ciento de carga del desecante en la composición final; y,
admax es el por ciento en peso máximo teórico de adsorción de agua por el desecante.
De esta manera, en el anterior ejemplo, con aproximadamente 35.7% de
carga desecante y un 20% por ciento en peso máximo teórico de adsorción de agua por el desecante, la masa máxima que la muestra puede alcanzar es 3.0950 g. Se encontró que la velocidad de absorción de humedad fue más rápida que lo esperado y esto se considera debido a burbujas de aire presentes dentro de la composición entrelazada final.
Ejemplo 2
8 gramos de Tamiz Molecular 13x Tipo UOP (Advanced Specialty Glass Equipment, ítem Número MS-1330, Lote Número 201 1007388) se agregan a 12.5 gramos de un hule de silicona líquido (Shin-Etsu Silicones, ID de Producto Número KE-1950-20A), y los dos componentes después se mezclaron hasta que formaron una primera mezcla uniforme, es decir homogénea. Después, 8 gramos de Tamiz Molecular 13x Tipo UOP (Advanced Specialty Glass Equipment, ítem Número MS-1330, Lote Número 201 1007388) se agregan a 12.5 gramos de un hule de silicona líquido (Shin-Etsu Silicones, ID de Producto Número KE-1950-20B), y los dos componentes después se mezclaron hasta que formaron una segunda mezcla uniforme, es decir homogénea. A continuación, la primera y segunda mezclas uniformes se combinan y mezclan hasta que constituyen una composición uniforme, es decir homogénea, que cuando se calienta cura para formar un elastómero de silicona. La composición uniforme final se formó en una hoja delgada y colocó en un horno a 150°C (302°F) para curar es decir entrelazar por 1 hora. Después de entrelazamiento, la composición final se probó para adsorción de agua en un ambiente que comprende aproximadamente 80% de humedad relativa (RH). La Tabla 2 a continuación resume la adsorción de agua durante varios días. La adsorción de agua se representa en la forma de por ciento en peso de agua.
Tabla 2
Utilizando la ecuación (1 ) anterior, en el ejemplo anterior, con aproximadamente 39.0% de carga de desecante y 20% por ciento en peso máximo teórico de adsorción de agua por el desecante, la masa máxima que la muestra puede alcanzar es 3.066 g. De nuevo, se encontró que la velocidad de absorción de humedad fue más rápida que lo esperado y esto se consideró que se debe a burbujas de aire presentes dentro de la composición entrelazada final.
Ejemplo 3
12 gramos de Tamiz Molecular 13x Tipo UOP (Advanced Specialty Glass Equipment, ítem Número MS-1330, Lote Número 201 1007388) se agregan a 18 gramos de hule de silicona líquido de bajo durómetro (Shin-Etsu Silicones, ID de Producto Número KE-2004-10A), y los dos componentes después se mezclaron hasta que forman una primera mezcla uniforme, es decir homogénea. Después 12 gramos de Tamiz Molecular 13x Tipo UOP (Advanced Specialty Glass Equipment, ítem Número MS-1330, Lote Número 201 1007388) se agregan a 18 gramos de un hule de silicona líquido de bajo durómetro (Shin-Etsu Silicones, ID de Producto Número KE-2004-10B), y los dos componentes después se mezclaron hasta que constituyen una segunda mezcla uniforme, es decir homogénea. A continuación, la primera y segunda mezclas uniformes se combinan y mezclan hasta que forman una composición uniforme, es decir homogénea, que cuando se calienta, cura para formar un elastómero de silicona. La composición uniforme final se formó en una hoja delgada y colocó en un horno a 120°C (248°F) para curar, es decir entrelazar por 1 hora. Después de entrelazamiento, la composición final se probó para adsorción de agua en un ambiente que comprende aproximadamente 80% de humedad relativa (RH). La Tabla 3 a continuación resume la adsorción de agua durante varios días. La adsorción de agua se representa en la forma de por ciento en peso de agua.
Tabla 3
Utilizando la ecuación (1 ) anterior, en el ejemplo anterior, con aproximadamente 40.0% de carga desecante y 20% por ciento en peso máximo teórico de adsorción de agua por el desecante, y la masa máxima que la muestra puede alcanzar es 11 .2682 g.
Ejemplo 4
37.33 gramos de óxido de calcio (CaO) (Specialty Minerals Inc., ítem Número 02-01392AH01 ) se agregan a 335 gramos de un hule de silicona líquido de bajo durómetro, es decir durómetro 10, (Shin-Etsu Silicones, ID de Producto Número KE-2004- 10A), y los dos componentes después se mezclan hasta que forman una primera mezcla uniforme, es decir homogénea. Después, 37.33 gramos de óxido de calcio (CaO) (Specialty Minerals Inc., ítem Número 02-01392AH01 ) se agregan a 335 gramos de un hule de silicona líquido de bajo durómetro (Shin-Etsu Silicones, ID de Producto Número KE-2004-10B), y los dos componentes se mezclan hasta que forman una segunda mezcla uniforme, es decir homogénea. A continuación, la primera y segunda mezclas uniformes se combinan y mezclan hasta que forman una composición uniforme, es decir homogénea, que al calentar cura para formar un elastómero de silicona. La composición uniforme final después se alimenta a un Sistema de Moldeo por Inyección que tiene los siguientes ajustes: velocidad de inyección = 7.62 cm (3 in)/segundo; tiempo de curado = 60-80 segundos; y, temperatura de retención = 204.4°C (400°F). Pasar la composición final a través del sistema de moldeo y curar la composición a la temperatura de retención por el tiempo de curado, resultó en el entrelazamiento de la composición de silicona. Después de entrelazamiento, se probó la composición final para adsorción de agua en un ambiente que comprende aproximadamente 80% de humedad relativa (RH). La Tabla 4 siguiente resume la adsorción de agua durante varios días para tres muestras que tienen aproximadamente 10% en peso de CaO, es decir, S1 , S2 y S3. La adsorción de agua se representa en la forma de por ciento en peso de agua.
Utilizando la ecuación (1 ) anterior, en el ejemplo anterior, que tiene aproximadamente 10.0% de carga de desecante y 28% por ciento en peso máximo teórico de adsorción de agua por el desecante, la masa máxima de agua que pueden adsorber las muestras es 0.0584 g, 0.0584 g y 0.0574 g para S1 , S2 y S3, respectivamente. El aumento en peso actual para cada muestra fue 0.0800 g, 0.0795 g y 0.0763 g para S1 , S2 y S3, respectivamente, que es un aumento de 38.35%, 38.15% y 37.24% en peso de S1 , S2 y S3, respectivamente.
Ejemplo 5
83.75 gramos de óxido de calcio (CaO) (Specialty Minerals Inc., ítem Número 02-01392AH01 ) se agregan a 335 gramos de un hule de silicona líquido de bajo durómetro, es decir, durómetro 10, (Shin-Etsu Silicones, ID de Producto Número KE-2004-10A), y los dos componentes después se mezclaron hasta formar una primera mezcla uniforme, es decir homogénea. Después, 83.75 gramos de óxido de calcio (CaO) (Specialty Minerals Inc., ítem Número 02-01392AH01 ) se agregan a 335 gramos de un hule de silicona líquido de bajo durómetro (Shin-Etsu Silicones, ID de Producto Número KE-2004-10B), y los dos componentes se mezclan hasta que constituyen una segunda mezcla uniforme, es decir homogénea. A continuación, la primera y segunda mezclas uniformes se combinan y formulan hasta que constituyen una composición uniforme, es decir homogénea, que al calentar se cura para formar un elastómero de silicona. La composición uniforme final después se alimenta a un Sistema de Moldeo por Inyección Líquido que tiene los siguientes ajustes: velocidad de inyección = 7.62 cm (3 in)/segundo; tiempo de curado = 60-80 segundos; y, temperatura de retención = 204.4°C (400°F). Pasando la composición final a través del sistema de moldeo y curado de la composición a la temperatura de retención por el tiempo de curado resultó en el entrelazamiento de la composición de silicona. Después de entrelazamiento, la composición final se probó para adsorción de agua en un ambiente que comprende aproximadamente 80% de humedad relativa (RH). La Tabla 5 a continuación resume la adsorción de agua durante varios días para tres muestras que tienen aproximadamente 20% en peso de CaO, es decir, S4, S5 y S6. La adsorción de agua se representa en la forma de por ciento en peso de agua.
Tabla 5
Utilizando la ecuación (1 ) anterior, en el ejemplo previo, que tiene aproximadamente 20.0% de carga de desecante y 28% por ciento en peso máximo teórico de adsorción de agua por desecante, la masa máxima de agua que pueden adsorber las muestras es 0.1208 g, 0.1195 g y 0.1206 g para S4, S5 y S6, respectivamente. El aumento en peso actual por cada muestra fue 0.1604 g, 0.1597 g y 0.1604 g para S4, S5 y S6, respectivamente, que es un aumento en peso de 37.18%, 37.41 % y 37.25% de S4, S5 y S6, respectivamente.
Ejemplo 6
223.30 gramos de óxido de calcio (CaO) (Specialty Minerals Inc., ítem Número 02-01392AH01 ) se agregan a 335 gramos de un hule de silicona líquido de bajo durómetro, es decir, durómetro 10, (Shin-Etsu Silicones, ID de Producto Número KE-2004-10A), y los dos componentes después se mezclaron hasta que constituyen una primera mezcla uniforme, es decir homogénea. Después, 223.30 gramos de óxido de calcio (CaO) (Specialty Minerals Inc., ítem Número 02-01392AH01 ) se agregan a 335 gramos de un hule de silicona líquido de bajo durómetro (Shin-Etsu Silicones, ID de Producto Número KE-2004-10B), y los dos componentes se mezclaron hasta que constituyen una segunda mezcla uniforme, es decir homogénea. A continuación, la primera y segunda mezclas uniformes se combinan y mezclan hasta que constituyen una composición uniforme, es decir homogénea, que al calentar cura para formar un elastómero de silicona. La composición uniforme final después se alimenta a un Sistema de Moldeo por Inyección de Líquido que tiene los siguientes ajustes: velocidad de inyección = 7.62 cm (3 in)/segundo; tiempo de curado = 60-80 segundos; y, temperatura de retención = 204.4°C (400°F). Pasar la composición final a través del sistema de moldeo y curar la composición a la temperatura de retención por el tiempo de curado resultó en el entrelazamiento de la composición de silicona. Después de entrelazar, la composición final se probó por adsorción de agua en un ambiente que comprende aproximadamente 80% de humedad relativa (RH). La Tabla 6 a continuación resume la adsorción de agua sobre varios días para tres muestras que tienen aproximadamente 40% en peso de CaO, es decir, S7, S8 y S9. La adsorción de agua se representa en la forma de por ciento en peso de agua.
Utilizando la ecuación (1 ) anterior, en el ejemplo previo, con aproximadamente 40.0% de carga de desecante y 28% de por ciento en peso máximo teórico de adsorción de agua por el desecante, la masa máxima de agua que pueden adsorber las muestras es 0.2833 g, 0.2840 g y 0.2888 g para S7, S8 y S9, respectivamente. El aumento en peso actual por cada muestra fue 0.3934 g, 0.3997 g y 0.4139 g para S7, S8 y S9, respectivamente, que es 38.88%, 39.41 % y 40.13% en peso de aumento de S7, S8 y S9, respectivamente.
Ejemplo 7
80 gramos de óxido de calcio (CaO) (Specialty Minerals Inc. , ítem Número 02-01 392AH01 ) se agregan a 120 gramos de un hule de silicona líquido de superior durómetro, es decir durómetro 40 (Shin-Etsu Silicones, ID de Producto Número KE-2000- 40A), y los dos componentes después se mezclaron hasta que forman una primera mezcla uniforme, es decir homogénea. Después, 80 gramos de óxido de calcio (CaO) (Specialty Minerals Inc., ítem Número 02-01392AH01 ) se agregan a 120 gramos de un hule de silicona líquido de durómetro superior (Shin-Etsu Silicones, ID de Producto Número KE-2000-40B), y los dos componentes se mezclaron hasta que constituyen una segunda mezcla uniforme, es decir homogénea. A continuación, la primera y segunda mezclas uniformes se combinaron y mezclaron hasta que constituyen una composición uniforme, es decir homogénea, que cuando se calienta, cura para formar un elastómero de silicona. La composición uniforme final después se alimenta a un Sistema de Moldeo por Inyección de Líquido que tiene los siguientes ajustes: velocidad de inyección = 7.62 cm (3 in)/segundo; tiempo de curado = 60-80 segundos; y, temperatura de retención = 204.4°C (400°F). Pasar la composición final a través del sistema de moldeo y curar la composición a la temperatura de retención por el tiempo de curado resultó en el entrelazamiento de la composición de silicona. Después de entrelazamiento, la composición final se prueba para adsorción de agua en un ambiente que comprende aproximadamente 80% de humedad relativa (RH). La Tabla 7 siguiente resume la adsorción de agua sobre varios días para tres muestras que tienen aproximadamente 40% en peso de CaO, es decir, S10, S 1 y S 2. La adsorción de agua se representa en la forma de por ciento en peso de agua.
Tabla 7
Utilizando la ecuación (1 ) anterior, en el ejemplo previo, con aproximadamente 40.0% de carga de desecante y 28% por ciento en peso máximo teórico de adsorción de agua por desecante, la masa máxima de agua que las muestras pueden absorber es 0.4905 g, 0.3726 g y 0.3463 g para SIO, S1 1 y S12, respectivamente. El aumento en peso actual para cada muestra fue 0.6526 g, 0.5138 g y 0.4807 g para S10, S1 y S12, respectivamente, que es 37.26%, 38.61 % y 38.87% en peso de aumento en S10, S11 y S12, respectivamente.
Ejemplo 8
80 gramos de óxido de calcio (CaO) (Specialty Minerals Inc., ítem Número 02-01392AH01 ) se agregan a 120 gramos de silicona líquida que tiene un durómetro de 20, (Shin-Etsu Silicones, ID de Producto Número KE-1950-20A), y los dos componentes después se mezclaron hasta que forman una primera mezcla uniforme es decir homogénea. Después, 80 gramos de óxido de calcio (CaO) (Specialty Minerals Inc., ítem Número 02-01392AH01 ) se agregan a 120 gramos de silicona líquida que tienen durómetro 20 (Shin-Etsu Silicones, ID de Producto Número KE-1950-20B), y los dos componentes después se mezclan hasta que forman una segunda mezcla uniforme, es decir homogénea. A continuación, la primera y segunda mezclas uniformes se combinan y mezclan hasta que constituyen una composición uniforme, es decir homogénea, que al calentar cura para formar un elastómero de silicona. La composición uniforme final después se alimenta a un Sistema de Moldeo por Inyección de Líquido que tiene los siguientes ajustes: velocidad de inyección = 7.62 cm (3 in)/segundo; tiempo de curado = 60-80 segundos; y, temperatura de retención = 204.4°C (400°F). El pasar la composición final a través del sistema de moldeo y curar la composición a la temperatura de retención por el tiempo de curado, resultó en el entrelazamiento de la composición de silicona. Después del entrelazamiento, la composición final se probó para adsorción de agua en un ambiente que comprende aproximadamente 80% de humedad relativa (RH). La Tabla 8 siguiente resume la adsorción de agua sobre varios días para tres muestras que tienen aproximadamente 40% en peso de CaO, es decir, S13, S14 y S15. La adsorción de agua se representa en la forma de por ciento en peso de agua.
Tabla 8
Utilizando la ecuación (1 ) anterior, en el ejemplo previo, con aproximadamente 40.0% de carga de desecante y 28% de por ciento en peso máximo teórico de adsorción de agua por el desecante, la masa máxima de agua que las muestras pueden adsorber es 0.4123 g, 0.4610 g y 0.4963 g para S13, S14 y S15, respectivamente. El aumento en peso actual para cada muestra fue 0.5623 g, 0.6091 g y 0.6476 g para S13, S14 y S15, respectivamente, que es un aumento de 38.19%, 36.99% y 36.54% en peso para S13, S14 y S15, respectivamente.
Ejemplo 9
Una variedad de composiciones se elaboraron utilizando un tamiz molecular y un polímero de silicona de dos partes. La Tabla 9 siguiente establece las diversas proporciones de tamiz molecular a componente de silicona. Habrá de entenderse que por cada proporción, la misma cantidad de tamiz molecular se mezcló con cada uno de los dos componentes que constituyen el polímero de silicona. El tamiz molecular empleado en este ejemplo fue tamiz molecular 13x Tipo UOP (Advanced Specialty Glass Equipment, ítem Número POW-200, Lote Número 201 1009852), y los componentes de polímero de silicona empleados fueron Shin-Etsu Silicones, ID de Productos Números KE-2004-10A y KE-2004-10B.
Tabla 9
Cada una de las cantidades anteriores de tamiz molecular se mezclaron con las cantidades anteriormente enlistadas de componentes de polímero de silicona. El mezclado se realizó de acuerdo con los procedimientos anteriormente descritos, es decir, la cantidad de tamiz molecular se mezcló con la cantidad de componente de polímero de silicona Parte A hasta que se dispersan homogéneamente ahí, la cantidad de tamiz molecular se mezcla con la cantidad de componente de polímero de silicona Parte B, hasta que se dispersan homogéneamente ahí, y las últimas dos composiciones mezcladas se combinan hasta mezclar homogéneamente. Las muestras anteriores no fueron capaces de ser operadas a través de un sistema de moldeo por inyección de líquido ya que la presencia del tamiz molecular acelera la reacción de entrelazamiento de los componentes de polímero de silicona.
Ejemplo 10
Adsorción de humedad como un por ciento de parte en peso es significante en otras composiciones sorbentes de resina, por ejemplo, composiciones de nylon/tamiz molecular y polipropileno/tamiz molecular. Esto puede verse en la Tabla 10 a continuación. En la práctica, tamiz molecular adsorberá aproximadamente 20% de su propio peso. Es razonable entonces esperar que un polímero 40% cargado adsorba 10% de su propio peso. En el caso de nylon, sin embargo la adsorción alcanza 13% en un ambiente de humedad relativa de 90% (RH), mientras que la capacidad cercana a 10% en un ambiente de 80% RH. Esto supuestamente fue el resultado de la acción del sorbente acoplado con adsorción de algo de agua por el propio nylon. El hecho de que el cuerpo como un todo adsorbe en exceso 10% indica que el sorbente fue totalmente funcional como un sorbente, incluso aunque está disperso en el polímero. Polipropileno es hidrofóbico y de esta manera es mucho más lento para adsorber humedad. La Tabla 10 muestra resultados de adsorción a 36 - 38% de carga de tamiz molecular en nylon y polipropileno.
Tabla 10
En vista de lo anterior, puede verse que la resina de silicona o hule de silicona/elastómero de la presente invención con sorbentes incorporados, son efectivos para adsorber humedad ambiente. De esta manera, el método y composición de la presente invención pueden emplearse para formar artículos independientes o en forma alterna, artículos colocados dentro de otros dispositivos o recintos, por ejemplo, anillo tórico 10 o inserto de sello 12 para utilizar con un recipiente de tapa abatible, en donde la humedad presente en el dispositivo o recinto o humedad que circunda los artículos, se adsorbe.
La composición de la presente invención puede emplearse en un dispositivo en donde se requiere un material elástico que también es capaz de adsorber agua. Por ejemplo, dispositivo para inflado de bolsa de aire 14 que tiene la lata o recipiente 16, encendedor 18, propulsor 20, por ejemplo, azida de sodio, y filtro 22 puede además incluir la arandela 24. La arandela 24 puede formarse a partir de la composición de moldeo de la presente invención, de esta manera proporcionando una arandela elástica que adsorbe vapor de agua dentro del volumen circunscrito por el recipiente o lata 16.
Además, en vista de lo anterior, habrá de apreciarse que aunque los polímeros de silicona no actúan como barreras a vapor de agua, estos polímeros cuando se combinan con al menos un desecante, proporcionan un medio para adsorción rápida de vapor de agua dentro de un volumen circunscrito. Los polímeros de silicona son elásticos y por lo tanto proporcionan un material de acojinamiento. Aunque puede ocurrir encapsulacion de aire durante la formación de los polímeros de silicona, la extensión de encapsulacion puede ser controlada por selección de técnicas de mezclado y/o moldeado. Ya que se considera que la velocidad de adsorción de agua depende de la extensión de encapsulacion de aire, el polímero de silicona con desecante puede ajustarse a la medida a una velocidad de adsorción requerida. Por ejemplo, velocidad de adsorción más rápida puede proporcionarse al introducir intencionalmente aire en el polímero. Adicionalmente, puede controlarse la velocidad de adsorción por la selección de material desecante. Por ejemplo, se ha encontrado que tamiz molecular adsorbe vapor de agua más rápido que óxido de calcio. Además, aunque la descripción anterior primordialmente tiene incluida una discusión de desecantes adsorbentes de agua, también pueden emplearse otros sorbentes en la presente invención, por ejemplo, oxígeno, compuesto orgánico volátil, sorbentes de etileno o hexanol y estos sorbentes también están dentro del espíritu y alcance de la presente invención.
De esta manera, se ve que los objetos de la presente invención se obtienen en forma eficiente, aunque a aquellos con destreza ordinaria en la especialidad deberán ser fácilmente aparentes modificaciones y cambios a la invención, estas modificaciones se pretenden dentro del espíritu y alcance de la invención reivindicada. También se entiende que la descripción anterior es ilustrativa de la presente invención y no deberá considerase como limitante. Por lo tanto, son posibles otras modalidades de la presente invención sin apartarse del espíritu y alcance de la misma.
Claims (22)
1 . Un artículo moldeado, caracterizado porque comprende: una mezcla de un polímero de silicona auto soportante y un sorbente, en donde el sorbente se dispersa homogéneamente dentro del polímero de silicona.
2. El artículo moldeado de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el polímero de silicona es una resina o un elastómero.
3. El artículo moldeado de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el sorbente es un tamiz molecular, una gel de sílice, una resina de intercambio de iones, un carbón activado, una alúmina activada, una arcilla, una zeolita, un metal en partículas, una sal que comprende un anión de liberación de C02, óxido de calcio o una mezcla de los mismos.
4. El artículo moldeado de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el sorbente es óxido de calcio.
5. El artículo moldeado de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la mezcla comprende aproximadamente cinco por ciento (5%) a aproximadamente cincuenta y cinco por ciento (55%) de sorbente y de aproximadamente cuarenta y cinco por ciento (45%) a aproximadamente noventa y cinco por ciento (95%) de polímera de silicona.
6. El artículo moldeado de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la mezcla comprende de aproximadamente diez por ciento (10%) a aproximadamente cuarenta por ciento (40%) de sorbente y de aproximadamente sesenta por ciento (60%) a aproximadamente noventa por ciento (90%) de polímero de silicona.
7. El artículo moldeado de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el artículo es un empaque, un sello o un inserto.
8. El artículo moldeado de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el polímero de silicona comprende un polímero de alquil silicona o un polímero de vinil silicona.
9. Una composición de moldeo, caracterizada porque comprende: un componente de silicona; y un sorbente, en donde el sorbente se dispersa homogéneamente dentro del componente de silicona.
10. La composición de moldeo de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque el componente de silicona es un fluido, una resina o un elastómero.
1 1. La composición de moldeo de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque el sorbente es un tamiz molecular, un gel de sílice, una resina de intercambio de iones, un carbón activado, una alúmina activada, una arcilla, una zeolita, un metal en partículas, una sal que comprende un anión de liberación de C02, óxido de calcio o una mezcla de los mismos.
12. La composición de moldeo de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque el sorbente es óxido de calcio.
13. La composición de moldeo de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque la composición comprende de aproximadamente cinco por ciento (5%) a aproximadamente cincuenta y cinco por ciento (55%) de sorbente y de aproximadamente cuarenta y cinco por ciento (45%) a aproximadamente noventa y cinco por ciento (95%) de componente de silicona.
14. La composición de moldeo de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque la composición comprende de aproximadamente diez por ciento (10%) a aproximadamente cuarenta por ciento (40%) de sorbente y de aproximadamente sesenta por ciento (60%) a aproximadamente noventa por ciento (90%) de componente de silicona.
15. La composición de moldeo de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque el componente de silicona comprende un polímero de alquil silicona y un polímero de vinil silicona.
16. Un método para formar una composición de moldeo que comprende un polímero de silicona y un sorbente, en donde el polímero de silicona comprende un primer material de silicona y un segundo material de silicona, el primer material de silicona es diferente al segundo material de silicona, el método se caracteriza porque comprende las etapas de: a) mezclar el primer material de silicona y el sorbente en una primera composición mezclada, en donde el sorbente se dispersa homogéneamente dentro del primer material de silicona; b) mezclar el segundo material de silicona y el sorbente en una segunda composición mezclada, en donde el sorbente se dispersa homogéneamente dentro del segundo material de silicona; y, c) formular la primera y segunda composiciones mezcladas para formar la composición de moldeo, en donde el sorbente se dispersa homogéneamente dentro de la composición de moldeo y la composición de moldeo es termo curable.
17. El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el primer matérial de silicona es un polímero de alquil silicona y el segundo material de silicona es un polímero de vinil silicona.
18. El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el polímero de silicona es un fluido, una resina o un elastómero.
19. El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el sorbente es un tamiz molecular, una gel de sílice, una resina de intercambio de iones, un carbón activado, una alúmina activada, una arcilla, una zeolita, un metal en partículas, una sal que comprende un anión de liberación de C02, óxido de calcio o una mezcla de los mismos.
20. El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el sorbente es óxido de calcio.
21 . El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque la composición de moldeo comprende de aproximadamente cinco por ciento (5%) a aproximadamente cincuenta y cinco por ciento (55%) de sorbente y de aproximadamente cuarenta y cinco por ciento (45%) a aproximadamente noventa y cinco por ciento (95%) de polímero de silicona
22. El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque la composición de moldeo comprende de aproximadamente diez por ciento (10%) a aproximadamente cuarenta por ciento (40%) de sorbente y de aproximadamente sesenta por ciento (60%) a aproximadamente noventa por ciento (90%) de polímero de silicona.
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