MXPA02011238A - Composiciones de amortiguamiento de sonido y de reforzamiento estructural y metodos para el uso de las mismas. - Google Patents

Abstract

Se describen las composiciones de selladura y de amortiguamiento expandibles, y los metodos de formacion y uso de tales composiciones, en donde las composiciones comprenden una primera resina termoplastica, una resina epoxica, preferentemente una segunda resina termoplastica diferente de la primera resina termoplastica, y opcionalmente un compuesto seleccionado del grupo que consiste de pigmentos, agentes de soplado, catalizadores, agentes de curacion, reforzadores, y mezclas de los mismos. Las composiciones resultantes son formadas como cuerpos de autosustentacion que pueden ser expandidos por calor en un producto de alta resistencia, de peso ligero, para sellar miembros estructurales huecos de vehiculos, disminuyendo sustancialmente el ruido que viaja a lo largo de la longitud de esos miembros, asi como el reforzamiento de esos miembros con incrementos minimos en sus pesos. En una modalidad preferida, la primera resina termoplastica es un copolimero en bloque SBS, la resina epoxica es una resina epoxica liquida basada en bisfenol A, la segunda resina termoplastica es un poliestireno, y el reforzador es silice amorfa hidratada. Las composiciones pueden ser formadas en partes de autosustentacion, autoestables o en miembros en forma de U soportados sobre soportes de nailon tipo red o celosia.

Description

COMPOSICIONES DE AMORTIGUAMIENTO DE SONIDO Y DE REFORZAMIENTO ESTRUCTURAL Y MÉTODOS PARA EL USO DE LAS MISMAS ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención está ampliamente relacionada con las composiciones marítimas y difusoras expandibles para sellar miembros estructurales huecos de vehículos, y los métodos para la' elaboración y uso de tales composiciones. Las composiciones son preparadas mediante la formación de una mezcla expandible que incluye una primera resina termoplástica (preferentemente un copolímero en bloque SBS) una resina epóxica (preferentemente una resina epóxica líquida basada en bisfenol A) . Las composiciones también incluyen preferentemente una segunda resina termoplástica (preferentemente un poliestireno) diferente de la primera resina termoplástica, y un compuesto seleccionado del grupo que consiste de pigmentos, agentes de soplado, catalizadores, agentes de curación, reforzadores, y mezclas de los mismos. Los reforzadores preferidos son sílice amorfa hidratada y microesferas de vidrio. Las composiciones de la invención son moldeables por inyección, REF:143268 y pueden ser formadas en parte de autosustentación, autoestables . Alternativamente, las composiciones de la invención pueden ser soportadas sobre redes de nailon tipo red. Después del calentamiento de las composiciones a temperaturas de al menos aproximadamente 149°C (300°F) , las composiciones se expanden en gran medida para formar productos de peso ligero que tienen altas resistencias a la compresión.

DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA ANTERIOR Durante la fabricación de automóviles, camiones y vehículos terrestres similares, muchos componentes del cuerpo presentan miembros estructurales que tienen cavidades que requieren selladura para prevenir la entrada de la humedad y los contaminantes, que pueden provocar la corrosión de las partes del cuerpo. Es deseable también reforzar en gran medida los miembros, mientras que se mantiene su peso ligero. Es también necesario estabilizar estos miembros con el fin de atenuar el ruido que pudiera de otro modo ser transmitido a lo largo de la longitud o el paso de la cavidad. Muchas de estas cavidades son de forma irregular o de tamaño angosto, haciéndolas de este modo difíciles de sellar y de amortiguar. Han sido realizados muchos intentos para sellar esas cavidades, rociando los selladores dentro de la cavidad, introduciendo productos de espuma dentro de la cavidad, y el uso de mallado de fibra de vidrio y similares. Estos métodos cada uno tienen sus inconvenientes. Por ejemplo, la formación de espuma a su vez presenta un problema ya que es difícil de controlar, donde la espuma viaja después de la introducción hacia la cavidad. Además, es frecuentemente necesario introducir una cantidad en exceso de espuma dentro de la cavidad, con el fin de asegurar que la cavidad sea suficientemente sellada. Finalmente, las espumas en general no se adherirán a las superficies interiores de las paredes de la cavidad si esas superficies contienen incluso una cantidad pequeña de aceite . Los productos de espuma de autosustentación, ya sea con o sin una estructura de soporte no de espuma, han sido introducidos en las cavidades de los miembros estructurales en un intento para sellar las cavidades. No obstante, estos métodos en general dan como resultado la adición de peso excesivo al miembro estructural lo cual es indeseable en la mayoría de los casos. Han sido realizados intentos para utilizar productos de espuma que son de peso más ligero o los cuales no utilizan una estructura de soporte. No obstante, estos intentos han dado como resultado en general productos que carecen de la resistencia a la compresión, incrementada, necesaria para reforzar adecuadamente el miembro estructural . La Patente de los Estados Unidos No. 5,755,486 a Wycech está dirigida hacia un miembro de reforzamiento estructural que incluye un material basado en resina, térmicamente expandible. El miembro estructural es calentado para expandir el material basado en resina, asegurando de este modo el miembro de reforzamiento en su sitio. No obstante, las composiciones descritas en la Patente 486 no poseen suficientes capacidades de expansión. Como resultado, es requerida más de la composición para rellenar y sellar adecuadamente una cavidad particular, dando como resultado de este modo peso agregado al automóvil y gasto agregado al fabricante de automóviles. Además, la composición descrita en la Patente ?486 hace uso de sílice ahumada, que conduce a un producto que tiene una alta viscosidad y por lo tanto es inadecuado para el moldeo por inyección de la composición. Las Patentes de Jos Estados Unidos Nos. 5,373,027 y 5,266,133 de Hanley et al., están respectivamente dirigidas hacia componentes selladores y amortiguadores expandibles para sellar y proporcionar un amortiguamiento acústico para las cavidades en los cuerpos de vehículo y los métodos para la elaboración de tales componentes. Los componentes se expanden después del calentamiento, sellando cavidad en la cual son éstos colocados. Los componentes son formados de una composición que incluye un copolímero de ácido carboxílico etilénicamente insaturado con a,ß-etileno, un agente de soplado, un espesante, y opcionalmente un polímero aditivo y un agente de reticulación. Mientras que las composiciones de las Patentes ?027 y '133 poseen suficientes capacidades de expansión, éstas no son lo suficientemente fuertes para elaborar miembros de reforzamiento adecuados. La Patente de los Estados Unidos No. 5,506,025 a Otto et al . , está relacionada con un aparato de amortiguamiento expandible para sellar una cavidad de automóvil. El aparato de la Patente x 025 incluye una pieza de material de selladura expandible por calor, formado en una forma correspondiente a la forma de la sección transversal de la cavidad que va a ser sellada. El material de selladura es soportado por un elemento de soporte de red abierta, formado de material tal como nailon. Mientras que el aparato de la Patente '025 es adecuado como un sellador de cavidad y aparato de amortiguamiento, éste no proporciona suficiente reforzamiento al miembro estructural que forma la cavidad en la cual es colocado el aparato. Existe una necesidad para una composición de peso ligero, expandible, moldeable por inyección, que actúa como un sellador para prevenir la entrada de componentes indeseables en cavidades de vehículos, y un amortiguador para disminuir o prevenir los ruidos que normalmente viajan a lo largo de la longitud de la cavidad. Además, esta composición debe tener una alta resistencia a la compresión, de modo que ésta refuerza los miembros estructurales en los cuales es utilizada.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención supera estos problemas al proporcionar composiciones selladoras y de amortiguamiento expandible que comprenden mezclas de una o varias resinas termoplásticas y una resina epóxica que son moldeables por inyección y de peso ligero, y las cuales tienen alta resistencia a la compresión. Con más detalle, las composiciones de la invención incluyen una primera resina termoplástica, usualmente seleccionada del grupo que consiste de poliestirenos, cauchos (preferentemente cauchos sólidos) , y mezclas de los mismos. Se prefiere que la primera resina termoplástica sea un caucho sólido o mezclas de cauchos sólidos. Los cauchos sólidos preferidos incluyen caucho de estireno-butadieno (tal como SBR 1009®) caucho de nitrilo-butadieno (tal como Nipol 1411®) , elastómeros termoplásticos que incluyen copolímeros en bloque SBS (tal como Fina Clear 530®) y mezclas de los mismos (Como se utiliza en la presente, "caucho" se pretende que incluya todos los cauchos sintéticos así como los elastómeros) . Si el caucho utilizado es un copolímero en bloque SBS, se prefiere que el copolímero en bloque SBS tenga un peso molecular de aproximadamente 100,000 - 150,000, y preferentemente de aproximadamente 110,000 - 135,000. Cuando es utilizado un caucho de estireno-butadieno como el caucho, la proporción del butadieno al estireno es preferentemente de aproximadamente 32:68 a aproximadamente 18:82, y más preferentemente de aproximadamente 27:73 a aproximadamente 23:77. Si la primera resina termoplástica es un caucho, entonces el caucho está preferentemente presente en la composición a un nivel de aproximadamente 20-30% en peso, y más preferentemente de aproximadamente 23-28% en peso, con base en el peso total de la composición tomada como 100% en peso . Si la primera resina termoplástica es un poliestireno, entonces el poliestireno debe estar presente en la composición a un nivel de aproximadamente 5-20% en peso, y preferentemente a un nivel de aproximadamente 10-15% en peso, con base en el peso total de la composición tomada como 100% en peso. Es preferible que el poliestireno tenga un peso molecular de aproximadamente 150,000 - 320,000, y más preferentemente de aproximadamente 200,000 - 270,000.

Dos poliestirenos preferidos son vendidos bajo los nombres comerciales Fina Cristal 500® y Fina Cristal 535®. Las composiciones incluyen además una resina epóxica, preferentemente una resina epóxica líquida tal como una resina epóxica líquida basada en bisfenol A. La resina epóxica debe estar presente en la composición a un nivel de aproximadamente 30-45% en peso, y preferentemente de aproximadamente 35-40% en peso, con base en el peso total de la composición tomada como 100% en peso. Una resina epóxica sólida, preferida es disponible bajo el nombre comercial Epon 1001F®. Dos resinas epóxicas líquidas, preferidas, son vendidas bajo los nombres comerciales Araldite 6010® y Epon 71®. En una modalidad particularmente preferida, las composiciones de la invención incluyen además una segunda resina termoplástica diferente de la primera resina termoplástica. La segunda resina termoplástica es de igual modo preferentemente seleccionada del grupo que consiste de los poliestirenos, cauchos (preferentemente caucho sólido o elastómeros termoplásticos), y mezclas de los mismos. Se prefiere que la primera resina termoplástica sea un caucho sólido y mezclas de cauchos sólidos, mientras que la segunda resina termoplástica es preferentemente un poliestireno, con las concentraciones individuales del caucho sólido y del poliestireno que son aquellas descritas anteriormente. El peso total de la primera resina termoplástica y de la segunda resina termoplástica es preferentemente de aproximadamente 25-50% en peso, y más preferentemente de aproximadamente 33-43% en peso, con base en el peso total de la composición tomada como 100% en peso. En otra modalidad más, las composiciones de la invención incluyen además una tercera resina termoplástica además, y diferente de la primera y segunda resinas termoplásticas. La tercera resina termoplástica es preferentemente seleccionada del grupo que consiste de poliestirenos, cauchos (preferentemente cauchos sólidos o elastómeros termoplásticos), y mezclas de los mismos. En composiciones de acuerdo a la invención, que incluyen una tercera resina termoplástica, la tercera resina debe estar presente en una cantidad de aproximadamente 1-10% en peso, y preferentemente de aproximadamente 3-7% en peso, con base en el peso total de la composición tomada como 100% en peso. Una tercera resina termoplástica preferida es un caucho sólido tal como caucho de nitrilo-butadieno (NBR) . Cuando se utiliza NBR como la tercera resina termoplástica, la proporción del acrilonitrilo al butadieno es preferentemente de aproximadamente 42:58 a aproximadamente 35:65, y más preferentemente aproximadamente 38:62. Las composiciones de la invención deben también incluir un compuesto seleccionado del grupo que consiste de pigmentos, agentes de soplado, catalizadores, agentes de curación, reforzadores y mezclas de los mismos. Cualesquiera pigmentos, agentes de soplado, catalizadores y agentes de curación conocidos en la técnica son adecuados para el uso en la presente invención. Los ejemplos de algunos de esos compuestos y sus concentraciones preferidas en las composiciones de la invención, se describen en la Tabla 1. Se prefiere que las composiciones sean esencialmente libres (por ejemplo, menos de aproximadamente 0.1% en peso, y preferentemente de aproximadamente 0% en peso) de plastificantes, diluyentes, y surfactantes con el fin de evitar los efectos negativos que estos compuestos tengan sobre la resistencia a la compresión de la composición durante el calentamiento de la misma.

Tabla 1 a Porcentaje en peso del compuesto particular, con base en el peso total de la composición tomada como 100% en peso.

Los reforzadores preferidos son seleccionados del grupo que consiste de sílice amorfa hidratada, microesferas de vidrio, y mezclas de las mismas. Las microesferas de vidrio son particularmente preferidas, debido a que éstas se incrementan en gran medida la resistencia de la composición curada, mientras que únicamente se incrementa ligeramente el peso de la misma. Preferentemente las composiciones de la presente incluyen de aproximadamente 1-10% en peso de sílice amorfa hidratada y aproximadamente 10-20% de microesferas de vidrio. La utilización de estos dos reforzadores da como resultado una composición que tiene una muy alta resistencia a la compresión. También, la sílice amorfa hidratada es importante para proporcionar una composición que tenga altas capacidades de expansión, así como una viscosidad (a 110°C) menor de aproximadamente 1500 P, y preferentemente menor de aproximadamente 1250 P, de modo que la composición puede ser fácilmente moldeada por inyección. Una de las modalidades más preferidas de las composiciones de acuerdo con la presente invención, incluye las siguientes: de aproximadamente 20-30% en peso de copolímero en bloque SBS; de aproximadamente 5-20% en peso de poliestireno; de aproximadamente 30-45% en peso de resina epóxica líquida basada en bisfenol A; de aproximadamente 0.5-5% en peso de negro de carbono; de aproximadamente 1-10% en peso^de sílice amorfa hidratada; de aproximadamente 10-20% en peso de microesferas de vidrio; de aproximadamente 0.5-5% en peso de agente de soplado; de aproximadamente 0.3-5% en peso de catalizador; y de aproximadamente 1-5% en peso de agente de curación, con todos los porcentajes en peso que están basados en el peso total de la composición tomada como 100% en peso. Otra modalidad particularmente preferida de la invención incluye las siguientes: de aproximadamente 20-30% en peso de copolímero en bloque SBS, de aproximadamente 5-20% en peso de poliestireno; de aproximadamente 0.5-5% en peso de un caucho (por ejemplo, caucho de nitrilo-butadieno) ; de aproximadamente 30-45% en peso de resina epóxica líquida basada en bisfenol A; de aproximadamente 0.5-5% en peso de un pigmento (por ejemplo, negro de carbono) ; de aproximadamente 1-10% en peso de sílice amorfa hidratada; de aproximadamente 10-20% en peso de microesferas de vidrio; de aproximadamente 0.1-5% en peso de un agente de soplado (por ejemplo, azodicarbonamida); de aproximadamente 0.1-5% en peso de catalizadores (por ejemplo, N-N-dimetilfenilurea) ; de aproximadamente 0.1-5% en peso de agente de curación (por ejemplo, diciandiamida) , y hasta aproximadamente 5% de un compuesto acelerador (por ejemplo, óxido de zinc) para disminuir la temperatura de soplado de la composición, con todos los porcentajes de peso que están basados en el peso total de la composición, tomado como 100% en peso. Las composiciones de la invención son formadas mediante la mezcla de la primera resina termoplástica (preferentemente caucho sólido) con una pequeña porción (aproximadamente 1/40 de la cantidad total) de la resina epóxica en un mezclador caliente hasta que la temperatura del mezclador alcanza aproximadamente 115-127°C (240-260°F) (la temperatura de la mezcla dentro del mezclador es al menos de aproximadamente 79°C (175°F) , y la mezcla es sustancialmente homogénea, tiempo en el cual toda la segunda resina termoplástica (preferentemente un poliestireno) es agregada al mezclador y el mezclado se continua. Después de que la segunda resina termoplástica es sustancialmente mezclada con la primera mezcla de resina termoplástica/resina epóxica, el resto de la resina epóxica es lentamente agregado al mezclador, deteniendo y arrancando el mezclador como sea necesario, con los ingredientes que son perfectamente mezclados para obtener una mezcla sustancialmente homogénea. La "premezcla" resultante puede ser luego utilizada inmediatamente para formar la composición final o, alternativamente, puede ser formada en una hoja gruesa (de aproximadamente 20 mm) vía un molino de dos rodillos, cortada en piezas y almacenada para el uso posterior. Para formar la composición final a partir de la premezcla, la cantidad deseada de la premezcla es colocada en un mezclador caliente (ajustada a una temperatura de aproximadamente 121°C (250°F) ) y el mezclador es comenzado. Mientras que se mezclan, son agregados los pigmentos deseados al mezclador, y el mezclado es detenido una vez que la mezcla homogénea es obtenida dentro del mezclador. Mientras que el mezclado se detiene, uno de los reforzadores deseados es agregado al mezclador, y el mezclado es reasumido y continuado hasta que la mezcla es homogénea. Este paso puede ser repetido, agregando reforzadores adicionales, como se desee. La temperatura del mezclador es luego ajustada a una temperatura por debajo de 71°C (160°F). Cuando la temperatura del mezclador cae de 71°C (160°F) , los agentes de soplado deseados, los agentes de curación y/o los catalizadores, son agregados y el mezclado es reasumido y continuado hasta que la mezcla es homogénea. La mezcla resultante es luego preferentemente extruida en hebras (a una temperatura de extrusor de 76-82°C (170-180°F) y velocidades de rotación del tornillo de aproximadamente 400 rpm) y se cortan en pellas. Alternativamente, los agentes de soplado deseados, los agentes de curación y/o los catalizadores pueden ser mezclados en seco con las pellas cortadas, en vez de ser agregados a la mezcla antes de la extrusión. Las pellas son luego moldeadas por inyección en la forma deseada a una temperatura de aproximadamente 82-93 °C (180-200°F) utilizando cualesquiera técnicas de moldeo por inyección y equipo conocido en la técnica. Aquellos expertos en la técnica apreciará que la forma deseada de la composición moldeada, dependerá del volumen de la cavidad que va a ser sellada y amortiguada, así como de la configuración de esa cavidad, asegurando de este modo que la composición se expanda completamente en una relación de selladura con las paredes laterales estructurales. El producto moldeado que es formado es una mezcla física, y no han ocurrido reacciones químicas antes del calentamiento del producto dentro de la cavidad del vehículo a una temperatura de al menos aproximadamente 149°C (300°F) . Mientras que las composiciones de selladura y de amortiguamiento de la invención pueden ser fabricadas como partes autoestables, formadas, en otras modalidades las composiciones pueden ser soportadas sobre un elemento de soporte que comprende una red abierta formada en la misma forma de la composición, formada de este modo un aparato de selladura y amortiguamiento. Los elementos de soporte preferidos de la red son formados de nailon, y particularmente nailon reforzado con vidrio. El uso de los soportes de red abierta permite que la composición se expanda a través de las aberturas de la red, después del calentamiento de la composición a una temperatura de al menos aproximadamente 149°C (300°F) . Esta estructura es superior a la estructura de la Patente de los Estados Unidos No. 5,755486 a Wycech, ya que el uso de un elemento de soporte de red agrega peso mínimo al aparato. La composición expandida se adhiere luego a las paredes adyacentes de la cavidad en la cual es colocado el aparato. Los aparatos preferidos comprenden una pluralidad de estructuras de composición expandible, en forma de U, espaciadas una de la otra y en general en alineamiento, teniendo el elemento de soporte de red acoplado a las tres superficies exteriores de la estructura en forma de U. Esta modalidad proporciona el contacto por la composición con un área superficial mayor de las paredes de la cavidad que la que es proporcionada por la Patente de los Estados Unidos No. 5,506,025 a Otto et al., proporcionando de este modo reforzamiento superior del miembro estructural que forma la cavidad. En el uso, las composiciones de la invención formadas en la estructura en forma de U descrita anteriormente, o son conformadas (ya sea en forma autoestable o algún tipo de forma soportada por una red) para conformarse a la forma transversal de - (aunque ligeramente más pequeña que) la cavidad en la cual va a ser utilizada la composición o el aparato. La composición o el aparato formado es luego colocado dentro del canal hueco o la cavidad, y se aplica calor de modo que la composición se expande conforme la resina epóxica es reticulada y la composición expandida se adhiere a las paredes laterales de la cavidad, dando como resultado un canal o cavidad que es sustancialmente bloqueado por la composición expandida. Opcionalmente, algún tipo de dispositivo o mecanismo de sujeción puede ser utilizado para asegurar la composición dentro del canal antes de la expansión térmica. Se apreciará que las composiciones de la invención pueden ser utilizadas virtualmente en cualquier área de la industria automovilística, incluyendo fabricas o talleres de cuerpos, talleres de pintura, e instalaciones de fabricación de automóviles. Una ventaja particular de las composiciones y aparatos de la invención es que éstos pueden ser colocados dentro del canal deseado antes de la transportación del cueroo del vehículo a través de un horno de cocción donde las temperaturas son suficientemente altas para expandir la comppsición. Cuando las composiciones selladuras y amortiguadoras de la invención son sometidas a una temperatura de al menos aproximadamente 149°C (300°F) , la expahsion porcentual de la composición será de apropimadamente 80-220% y preferentemente de aproximadamente 95-200%, en donde la expansión porcentual (como se utiliza en 1 a presente) es definida como: 100 x {[(la gravedad específica de la composición antes del calentamiento) ] / (la gravedad específica de la comppsición después del calentamiento) } . Las composiciones expandidas tienen una resi stencia a la compresión (utilizando una muestra que tiene un diámetro de 5 cm (2 pulgadas) y una longitud de 20 cm ( 4 pulgadas), y una velocidad de compresión de 12.7 cm/mm (0.5 pulgada/minutos) de al menos aproximadamente 84.37 kg/ctn2 (1200 psi) , preferentemente de al menos aproximadamenteí 98.43 kg/cm2 (1400 psi), y más preferentemente de al menos aproximadamente 112.49 kg/cm2 (160 D psi) . Antes de la expansión, las composiciones tienen una gravedad específica (con referencia al agua) de al menos aproximadamente 0.90, mientras que la gravedad específica (con referencia al agua) de las composiciones expandidas es menor de aproximadamente 0.47, preferentemente menor de aproximadamente" 0.37 y más preferentemente menor de aproximadamente 0.32. Las composiciones de la invención tienen una proporción de resistencia a la compresión/gravedad específica después del horneado de al menos aproximadamente 2500:1, preferentemente de al menos aproximadamente 3000:1, y más preferentemente de al menos aproximadamente 3600:1.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 es una vista en elevación lateral del aparato sellador y amortiguador en forma de U, preferido, utilizando el elemento del reporte de red abierta de acuerdo con la invención; La figura 2 es una vista en la planta superior del aparato de la figura 1 ; La figura 3 es una vista en elevación extrema izquierda del aparato de la figura 1; y La figura 4 es una vista seccional fragmentaria tomada a lo largo de la línea 4-4 de la figura 2.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Regresando ahora a los dibujos, un aparato sellador y amortiguador 10 es mostrado en las figuras 1-4. El aparato 10 incluye ampliamente tres miembros en forma de U, expandibles 12, 14, 16 (ver figuras 1 y 2) y un elemento de soporte 18 (ver figuras 2 y 3) . Con más detalle y con referencia a la figura 1, el miembro 12 incluye una porción base 20 y dos porciones de pata 22, 24. Los miembros 14, 16 son idénticos al miembro 12, ya que éstos incluyen cada uno una porción base y dos porciones de pata. Las porciones de pata 26, 28 de los miembros 14, 16, respectivamente, son ilustradas en la figura 2, mientras que las porciones base 30, 32 de los miembros 14, 16, respectivamente, son ilustradas en la figura 3. En cada uno de los miembros 12, 14, 16, las porciones de pata son subsecuentemente perpendiculares a sus respectivas porciones de base. Dicho de otro modo, cada una de las patas de los miembros 12, 14, 16, está esencialmente paralela a su pata contraparte sobre el miembro respectivo. Los miembros 12, 14, 16, están cada uno formados de composiciones expandibles por calor de la invención, y son preferentemente moldeadas por inyección como miembros integrales en la forma de U ilustrada. El elemento de soporte 18 es formado de tres secciones, por ejemplo, una sección base y dos secciones de pata, las cuales están de igual modo configuradas en una forma de U. La sección base 34 del elemento 18 es ilustrada en la figura 3 mientras que la sección de pata 36 es ilustrada en la figura 2. La sección de pata final 38 del elemento 18 es mostrada en líneas discontinuas en la figura 1. Cada una de las secciones 34, 36, 38 del elemento de soporte 18 tiene una estructura de celosía, y están formadas de un material que tiene un punto de fusión mayor que la temperatura a la cual se expanden los miembros 12, 14, 16. Un material preferido para el elemento 18 es el nailon, y particularmente nailon reforzado con vidrio. Las superficies externas planas de las porciones base y de pata de los miembros 12, 14, 16, son preferentemente formadas con depresiones (indicadas por las líneas dobles 40 en las figuras 2 y 3) . Estas depresiones corresponden en tamaño y en forma con el tamaño y la forma de la celosía del elemento 18. Las depresiones son preferentemente al menos tan profundas como gruesa sea la red o celosía, y actúan como un mecanismo de retención, de modo que el elemento 18 permanece unido a los miembros 12, 14, 16. De este modo, la composición expandible de la cual se forman los miembros 12, 14, 16, se proyecta en cierta medida a través de las aberturas de la red o celosía del elemento 18 (como es indicado por el número 42 en las figuras 2-4) . El elemento 18 puede ser formado de modo que cada una de las secciones 34, 36, 38 estén integrales, o alternativamente, cada una de las secciones 34, 36, 38, puedan ser formadas separadamente y conectadas por algún mecanismo de sujeción (tales como abrazaderas o broches) alrededor de los miembros 12, 14, 16 del aparato. En operación, el aparato 10 es colocado dentro del canal de un miembro hueco (tal como dentro de un vehículo) . El aparato 10 puede ser colocado a cualquier ángulo y orientación como se determine que sea apropiado por una persona que tenga experiencia en la técnica. Por ejemplo, las porciones base 20, 30, 32 y la sección base 34 del aparato 10 pueden ser colocadas contra la pared inferior del canal, mientras que las porciones de pata respectivas y las secciones del aparato 10 podrían ser colocadas contra las paredes laterales del canal. O bien, el aparato 10 podría ser invertido de modo que las porciones base 20, 30, 32, y la sección base 34 estén colocadas contra la pared superior del canal . Una vez que el aparato 10 es colocado dentro del canal, el aparato 10 es luego sometido a calor (tal como mediante el paso del vehículo a través de un horno de cocción) , preferentemente que tiene una temperatura de al menos aproximadamente 149°C (300°F) . La aplicación del calor provocará que la composición se expanda en todas direcciones, proyectándose de este modo aun más a través de las aberturas de la celosía. La composición expandida se adherirá luego a las paredes del canal, asegurando el aparato 10 dentro del canal. Mientras que las figuras ilustran una modalidad que utiliza una estructura de soporte para las composiciones de la invención, aquellos expertos en la técnica entenderán que en las composiciones de la invención no requieren una estructura de soporte y pueden ser utilizadas en forma autosustentada, autoestable. También, pueden ser utilizados otros numerosos elementos de soporte con las composiciones de la invención, dependiendo de la aplicación particular.

• EJEMPLOS Los siguientes ejemplos describen composiciones preferidas y métodos de acuerdo con la invención. Se debe entender, no obstante, que estos ejemplos son proporcionados a manera de ilustración y nada en éstos debe ser tomado como una limitación ' sobre el alcance completo de la invención.

EJEMPLO 1 1. Preparación de la premezcla Un mezclador (Moriyama Company, Japón) equipado con una compuerta se utilizó para preparar una premezcla. La temperatura del mezclador fue ajustada a 99°C (210°F) , y se agregaron 266.67 gramos de Fina Clear 530® (copolímero en bloque de SBS) al mezclador, seguido por la adición de aproximadamente 10 gramos de Araldite 6010® (resina epóxica líquida) . La compuerta se hizo descender y se comenzó el mezclado lento cuando la temperatura del mezclador había alcanzado 93°C (200°F) . El mezclado se continuó hasta que la mezcla estuvo sustancialmente homogénea, y la pantalla de temperatura indicó 121°C (250°F) . En este punto, la compuerta se abrió y se agregaron al mezclador 133.33 gramos de Fina Cristal 500® (poliestireno) . El mezclado se continuó hasta que el material en el mezclador se volvió sustancialmente homogéneo. El resto de Araldite 6010® (aproximadamente 390 gramos) se agregó a la mezcla lentamente, en incrementos pequeños, con el mezclado llevado a cabo entre cada adición. Después de que todo el Fina Cristal 500® fue agregado, la mezcla resultante se mezcló perfectamente por aproximadamente 5 minutos, y el material se transfirió luego a un laminador de dos rodillos. El material se laminó en hojas que tenían un espesor de aproximadamente 20 mm, y se cortó en piezas para ser utilizadas posteriormente. 2. Preparación del compuesto intermediario En este paso, se utilizó también un mezclador Moriyama equipado con una compuerta, con la temperatura de mezclador fue ajustada a 121°C (250°F) . La premezcla elaborada en la Parte 1 de este ejemplo, fue agregada al mezclador. El mezclado fue comenzado, y se agregaron al mezclador 10 gramos de negro de carbono (pigmento) . Cuando la mezcla se volvió homogénea, se detuvo el mezclado, se agregaron a la mezcla 60 gramos de HiSil 233® (sílice amorfa hidratada) y el mezclado se reasumió. El mezclado continuó hasta que la mezcla estuvo homogénea, tiempo en el cual el mezclado fue nuevamente detenido y se agregaron a la mezcla 140 gramos de Scotchlite S60/10,000® (microesferas de vidrio) . El mezclado fue resumido y se continúa hasta que la mezcla resultante estuvo homogénea. La temperatura del mezclador fue ajustada por debajo de 71°C (160°F) . Cuando la temperatura del mezclador se enfrió a -71°C (-160°F), se agregaron al mezclador 16 gramos de Celogen AZ 765® (agente de soplado) y 64 gramos de Urisys DDA 10® (agente de 'curación) y el mezclado se reasumió, y se continuó únicamente hasta que la mezcla estuvo homogénea. 3. Pellas del " compuesto intermediario y El compuesto formado en la Parte 2 de este ejemplo fue alimentado a la entrada ' de un extrusor de tornillo simple, ajustado a una temperatura de extrusor de 79°C (175°F) . El tornillo se hizo girar a una velocidad de aproximadamente 400 rpm, y el compuesto en forma de hebra fue cortado en pellas conforme éste emergía de la matriz colocada a la salida del barril extrusor. La matriz utilizada una diseñada para elaborar pellas de un tamaño tal que 90 (±10), de las pellas pesaran 1 gramo. Las pellas fueron agregadas a la tolva (no equipada con un agitador) de una máquina de moldeo por inyección, convencional, y se moldeó en las formas deseadas a aproximadamente 88 °C (190°F) . 4. Prueba de las Propiedades del Producto Moldeado Se probaron las propiedades mecánicas del compuesto. Esas propiedades son reportadas en la Tabla 2 siguiente. Estas pruebas fueron llevadas a cabo como sigue sobre porciones de 2.5 cm x 2.5 cm (1 pulgada x 1 pulgada), de 10 mm de espesor, del producto preparado como se describió previamente: (1) Gravedad Especifica Antes del Horneado. (2) Gravedad Específica Después del Horneado - La composición fue colocada en un horno colocado a 162 °C (325 °F) . La composición fue mantenida en el horno por 10 minutos antes que la temperatura de la composición alcanzara 162°C (325°F) (referida como 162°C (325°F) por 10 minutos de temperatura del metal) . La composición fue luego retirada del horno y se dejó permanecer a la temperatura ambiente (TA) por 60 minutos (referida como la TA por 60 minutos) . Esto fue seguido por 162°C (325°F) por 10 minutos de la temperatura del metal, luego TA por 60 minutos, y finalmente 121°C (250°F) por 20 minutos de temperatura del metal, seguido por determinación de la gravedad específica . (3) Expansión Después del Horneado = [(gravedad específica antes del horneado) - (gravedad específica después del horneado) ] / (gravedad específica después del horneado) (4) Resistencia a la Compresión Después del Horneado - La resistencia a la compresión fue determinada después de que fue llevado a cabo lo siguiente: la composición permanece en un horno a 177°C (350 °F) por un total de 35 minutos; temperatura ambiente por 60 minutos; y finalmente 121°C (250°F) por 20 minutos de temperatura del metal.

Tabla 2 a Los especímenes de prueba fueron envejecidos en un horno a 90°C por cuatro horas, y se probaron inmediatamente después del retiro del horno. b Se condujeron varias pruebas de la resistencia a la compresión sobre esta muestra. Este número es el promedio de los resultados de todas las pruebas conducidas.

EJEMPLO 2 Un compuesto moldeado fue formado siguiendo los procedimientos descritos en el ejemplo 1, excepto que se utilizaron los siguientes componentes y concentraciones: 133.33 gramos de Fina Crystal 500®; 266.67 gramos de Fina Clear 530®, 400 gramos de Araldite 6010®; 10 gramos de negro de carbono; 4.8 gramos de óxido de zinc (pigmento); 45 gramos de HiSil 233®; 155 gramos de Scotchlite S60/10 , 000® ; 30 gramos de Urisys DDA 10®; 4 gramos de Urisys U 405® (catalizador) ; y 6 gramos de Celogen AZ 130® (agente de soplado) . El catalizador fue agregado al mismo tiempo que el agente de soplado y el agente de curación. El producto final fue probado por sus propiedades mecánicas como se describe en el ejemplo 1, y como se describe en la Tabla 3.

Tabla 3 a Los especímenes de prueba fueron envejecidos en un homo a 90°C por cuatro horas, y se probaron inmediatamente después del retiro del homo. b Se condujeron varias pruebas de la resistencia a la compresión sobre esta muestra. Este número es el promedio de los resultados de todas las pruebas conducidas.

EJEMPLO 3 Un compuesto moldeado fue formado siguiendo los procedimientos descritos en el ejemplo 1, excepto que se utilizaron los siguientes componentes y concentraciones: 120 gramos de Fina Crystal 500®; 240 gramos de Fina Clear 530®, 40 gramos de Nipol 1411® (caucho de nitrilo-butadieno) ; 400 gramos de Araldite 6010®; 10 gramos de negro de carbono; 4.8 gramos de óxido de zinc (pigmento) ; 45 gramos de HiSil 233®; 155 gramos de Scotchlite S60/10,000®; 30 gramos de Urisys DDA 10®; 4 gramos de Urisys U 405® (catalizador) ; y 6 gramos de Celogen AZ'130® (agente de soplado). El producto final fue probado por sus propiedades mecánicas como se describe en la Tabla 4.

Tabla 4 a Los especímenes de prueba fueron envejecidos en un horno a 90°C por cuatro horas, y se probaron inmediatamente después del retiro del homo. b Se condujeron varias pruebas de la resistencia a la compresión sobre esta muestra. Este número es el promedio de los resultados de todas las pruebas conducidas.

EJEMPLO 4 Se prepararon varias composiciones más siguiendo los procedimientos de preparación descritos en los ejemplos precedentes . Las formulaciones y las propiedades mecánicas de los compuestos resultantes se describen en las Tablas 5 y 6, respectivamente.

Tabla 5 Tabla 6 a Los especímenes de pmeba fueron envejecidos en un homo a 90°C por cuatro horas, y se probaron inmediatamente después del retiro del homo. b Se condujeron varias pruebas de la resistencia a la compresión sobre esta muestra. Este número es el promedio de los resultados de todas las pruebas conducidas.

EJEMPLO 5 Esta prueba fue llevada a cabo para comparar el efecto de utilizar sílice ahumada en la composición en vez de sílice amorfa hidratada. El procedimiento seguido para preparar la composición fue como se describe en los ejemplos previos. Los componentes y las concentraciones utilizadas fueron como sigue: 133.33 gramos de Fina Crystal 500®; 266.67 gramos de Fina Clear 530®, 400 gramos de Araldite 6010®; 10 gramos de negro de carbono; 4.8 gramos de óxido de zinc; 45 gramos de Cabot TS-720® (sílice ahumada) ; 155 gramos de Scotchlite S60/10 , 000® ; 30 gramos de Urisys DDA 10®; 4 gramos de Urisys U 405®; y 6 gramos de Celogen AZ 130®. Las propiedades del compuesto resultante se describen en la Tabla 7 siguiente.

Tabla 7 a Los especímenes de pmeba fueron envejecidos en un homo a 90°C por cuatro horas, y se probaron inmediatamente después del retiro del homo. Se condujeron varias pmebas de la resistencia a la compresión sobre esta muestra. Este número es el promedio de los resultados de todas las pmebas conducidas.

Al comparar estos resultados con los resultados de los ejemplos previos, se puede observar que este compuesto tiene una expansión menor que los otros compuestos. Además, la viscosidad es mucho más alta que la viscosidad del compuesto obtenido en el Ejemplo 2, donde se utilizó sílice amorfa hidratada. Con tal viscosidad alta, este compuesto podría no ser útil en el moldeo por inyección.

EJEMPLO 6 Esta prueba fue llevada a cabo para determinar el efecto sobre las propiedades mecánicas de la composición si no se utilizó poliestireno. El procedimiento seguido para preparar la composición fue como se describe en los ejemplos previos. Los componentes y las concentraciones utilizadas fueron como se listan en el ejemplo 2, con la excepción de que no se utilizó Fina Crystal 500® (o cualquier otro poliestireno) . Las propiedades del compuesto resultantes se describen en la Tabla 8 siguiente.

Tabla 8 Los especímenes de prueba fueron envejecidos en un homo a 90°C por cuatro horas, y se probaron inmediatamente después del retiro del homo. b Se condujeron varias pmebas de la resistencia a la compresión sobre esta muestra. Este número es el promedio de los resultados de todas las pruebas conducidas.

EJEMPLO 7 Esta prueba se llevó a cabo para determinar el efecto sobre las propiedades mecánicas de la composición si no se utilizó SBS (o cualquier otro caucho) . La preparación de la composición se comenzó siguiendo los procedimientos previamente descritos. Sin embargo, la preparación fue abortada durante la preparación de la premezcla debido a que, sin el uso de un caucho, los ingredientes iniciales no pudieron ser mezclados.

EJEMPLO 8 Esta prueba se llevó a cabo para determinar cómo podría afectar el uso de SBR, además del caucho de SBS, a las propiedades generales de la composición. El procedimiento seguido para preparar la composición fue como se describe en los ejemplos previos. Los componentes y concentraciones utilizadas fueron como sigue: 120.0 gramos de Fina Crystal 500®; 240 gramos de Fina Clear 530®, 40 gramos de SBR 1009®, grumo; 400 gramos de Araldite 6010®; 10 gramos de negro de carbono; 4.8 gramos de óxido de zinc (pigmento) ; 45 gramos de HiSil 233®; 155 gramos de Scotchlite S60/10,000®; 30 gramos de Urisys DDA 10®; 4 gramos de Urisys U 405® (catalizador) ; y 6 gramos de Celogen AZ 130® Las propiedades del compuesto resultante se describen en la Tabla 9 Tabla 9 a Los especimenes de pmeba fueron envejecidos en un homo a 90°C por cuatro horas, y se probaron inmediatamente después del retiro del homo. b Se condujeron varias pmebas de la resistencia a la compresión sobre esta muestra. Este número es el promedio de los resultados de todas las pmebas conducidas.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la practica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (15)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones .

1. Una composición útil para formar un cuerpo de reforzamiento, la composición está caracterizada porque comprende : de aproximadamente 20-30% en peso de un copolímero en bloque SBS; de aproximadamente 5-20% en peso de poliestireno; de aproximadamente 0.5-5% en peso de un caucho; y de aproximadamente 30-45% en peso de una resina epóxica .

2. La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada la composición porque comprende además de aproximadamente 0.5-5% en peso de un pigmento .

3. La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada la composición porque comprende además de aproximadamente 1-10% en peso de sílice amorfa hidratada.

4. La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada la composición porque comprende además de aproximadamente 10-20% en peso de microesferas de vidrio. -

5. La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada la composición porque comprende además de aproximadamente 0.1-5% en peso de un agente de soplado.

6. La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada la composición porque comprende además de aproximadamente 0.1-5% en peso de un catalizador.

7. La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada la composición porque comprende además de aproximadamente 0.1-5% en peso de un agente de curación.

8. La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada la composición porque comprende además un compuesto para disminuir la temperatura de soplado de la composición.

9. La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el caucho es un caucho de nitrilo-butadieno y la resina epóxica es una resina epóxica líquida basada en bisfenol A, y la composición comprende además: de aproximadamente 0.5-5% en peso de un pigmento; de aproximadamente 1-10% en peso de sílice amorfa hidratada; de aproximadamente 10-20% en peso de microesferas de vidrio; de aproximadamente 0.1-5% en peso de un agente de soplado; de aproximadamente 0.1-5% en peso de un catalizador; de aproximadamente 0.1-5% en peso de un agente de curación; y hasta aproximadamente 5% en peso de un compuesto para disminuir la temperatura de soplado de la composición.

10. La composición de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque el pigmento comprende negro de carbono, el agente de soplado comprende azodicarbonamida, el catalizador que comprende N,N-dimetilfenilurea, el agente de curación que comprende diciandiamida, y el compuesto para disminuir la temperatura de soplado comprende óxido de zinc.

11. La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la composición tiene un por ciento de expansión de aproximadamente 95-220% después del calentamiento de la misma, a una temperatura de al menos aproximadamente 149°C (300°F).

12. La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la composición tiene una resistencia a la compresión de al menos aproximadamente 98.43 kg/cm2 (1400 psi) después de ser expandida por calentamiento a una temperatura de al menos 149°C (300°F) .

13. Un método de formación de un cuerpo de reforzamiento expandible, caracterizado el método porque comprende los pasos de : (a) proporcionar una cantidad de una premezcla, la premezcla es formada por el mezclado de aproximadamente 20-30% en peso de un copolímero en bloque de SBS, de aproximadamente 5-20% en peso de poliestireno, de aproximadamente 0.5-5% en peso de caucho, y de aproximadamente 30-45% en peso de una resina epóxica, para formar una mezcla y calentando dicha mezcla a una temperatura de al menos aproximadamente 79°C (175°F) para formar la premezcla; (b) el mezclado de un compuesto con la premezcla para formar una mezcla intermediaria, el compuesto se selecciona del grupo que consiste de pigmentos, reforzadores y mezclas de los mismos; y (c) el mezclado de un ingrediente con la mezcla intermediaria, el ingrediente se selecciona de un grupo que consiste de agentes de soplado, agentes de curación, catalizadores, un compuesto para disminuir la temperatura de soplado de la mezcla, y mezclas de los mismos.

14. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado además porque incluye el paso de formar la mezcla intermediaria resultante del paso de mezclado (b) en pellas antes del paso de mezclado (c) .

15. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque: el caucho comprende un caucho de nitrilo-butadieno; la resina epóxica comprende una resina epóxica líquida basada en bisfenol A; el pigmento comprende negro de carbono; el agente de soplado comprende azodicarbonamida; el catalizador comprende N, N-dimetilfenilurea; el agente de curación comprende diciandiamida; y el compuesto para disminuir la temperatura de soplado comprende óxido de zinc.