PT705168E - Laminado comprimivel e seu uso - Google Patents

Description

MEMÓRIA DESCRITIVA

LAMINADO COMPRIMÍVEL E SEU USO A presente invenção refere-se a um laminado comprimível de estanquidade que absorve a força de corte, formado por duas capas de borracha e uma capa de metal intermédia. O laminado é adequado para seu uso em construções de juntas, por exemplo para desenhos de máquinas e motores, que exigem uma boa compressão e absorção da força de corte em combinação com uma capacidade de estanquidade eficaz.

Na técnica conhecem-se obturadores ou juntas laminadas que estão compostos de substratos de metal cobertos de borracha e que são usados nos desenhos de veículos a motor e em motores. Mas, estes laminados não podem ser muitos comprimidos e também são capazes de absorver forças de corte, razão pela qual foi necessário utilizar compostos separados, por exemplo, por meio da combinação destes laminados para reunir estas propriedades. O revestimento de borracha, que é muito fino, aplica-se em forma de solução ou dispersão ao submergir o substrato nessa solução ou dispersão, ou pode aplicar-se também com ajuda de cilindros ou dispositivos semelhantes, a continuação deixa-se secar a capa que foi aplicada ou, no seu caso, deixa-se vaporizar a solução ou o veículo de dispersão para dotar sua superfície com uma fina capa de borracha.

Ainda que na técnica são conhecidos laminados que têm capas de borracha mais grossas, por exemplo capas de 0.25 mm ou mais, o uso destes laminados para o objectivo mencionado é limitado dado que se descobriu que os revestimentos de borracha que são excessivamente grossos no presente contexto são incapazes de 1 resistir ao desgaste ao que, por exemplo, são submetidas as juntas de culatra num uso mais avançado sem que estas se desgastem rapidamente.

Por exemplo, em US-A 3,897,576 descreve-se a produção de uma junta com um laminado de borracha-metal-borracha para motores de combustão interna, esse laminado consiste num substrato de folha de metal com capas de borracha finas em ambos os lados. As capas de borracha eram formadas e aplicadas, na lâmina de metal ou folha, mediante um tipo de pasta de borracha que era estendida directamente sobre a lâmina de metal ou folha. As duas capas de borracha eram unidas à superfície de metal mediante uma película adesiva aplicada, entre a capa de borracha e a superfície de metal. A capa de borracha do laminado pode ter uma grossura de uns 0.30 mm e polimeriza-se por meio de um tratamento térmico em ausência de pressão, onde ademais a composição em forma de pasta transforma-se parcialmente de um plástico a uma forma elástica resistente à fricção. Mas, pelo que sabemos, o laminado proposto não foi aceite comercialmente para as áreas avançadas de aplicação que requerem o uso de juntas deste tipo. Não foi possível proporcionar revestimentos de borracha mais finos para estes laminados, já que a espessura do revestimento é limitada devido às técnicas de fabricação disponíveis, ao menos respeita as áreas de uso mais avançadas. O laminado da invenção possui uma boa compressibilidade e capacidade de absorção da força de corte e, em consequência, pode ser usado como material de juntas para diferentes objectivos que requerem tais características. Não obstante, o laminado da invenção será descrito e apresentada a continuação principalmente com referência à sua utilização específica como material para a produção de juntas de culatra destinadas aos motores de combustão interna. 2

Actualmente, as juntas de culatra são compostas por um conjunto de chapas finas de metal que normalmente se rebitam juntas. O conjunto pode conter de três a seis chapas, que podem ser revestidas com uma capa extremamente fina de pintura, borracha ou outro polímero, sendo aplicado este revestimento em forma de solução ou dispersão tal e como foi mencionado anteriormente.

Em muitos casos, as juntas usadas, hoje em dia apresentam problemas, especialmente quando são usadas em motores nos quais as culatras do cilindro e os blocos do motor se compõe, como é cada vez mais habitual, de materiais diferentes. Por exemplo, a tendência actual consiste em fabricar as culatras do cilindro com uma liga de metal de alumínio e fabricar o bloco do motor com ferro derramado. Como resultado das diferentes propriedades térmicas dos materiais, produzem-se movimentos transversais entre as culatras do cilindro e o bloco do motor enquanto está funcionando o motor. Isso aumenta a necessidade de que as juntas resistam à força de corte das que estão submetidas devido aos movimentos transversais produzidos pelas diferenças térmicas. Até agora uma solução consistiu em aumentar o número de capas de metal na junta. Mas, esta solução não pode ser considerada como uma solução definitiva por outros motivos. Em primeiro lugar, e como é óbvio, o preço das juntas encarece se estas são mais complexas, dado que os custes do material e da fabricação aumentam consideravelmente. Uma segunda razão implica um aspecto meio ambiental. Quanto mais espessas sejam as juntas, mais provável será o resultado de que formem bolsas que poderiam ocasionar uma concentração mais alta de hidrocarbónico que não foram consumidos com os gases de escape, uma consequência extremamente problemática atendendo aos regulamentos meio ambientais actuais. Um material de junta ideal para motores de combustão interna modernos deverá apresentar boas propriedades de compressibilidade e 3 capacidade para absorver forças de corte e que ao mesmo tempo seja fino e fácil de produzir com um custo baixo, ademais de contar com uma resistência efectiva contra os choques, o qual se toma particularmente importante no presente contexto, ou seja, a junta deverá proporcionar a melhor estanquidade possível nas difíceis condições que se dão numa junta de culatra. O objectivo da presente invenção é obter um material laminado que cumpra os exigentes requisitos que mencionamos anteriormente, referindo-se a um material adequado para o seu uso como material de junta em condições operativas altamente avançadas, por exemplo em motores de combustão interna.

Com este fim, o laminado inventado possui as condições características que se apresentam nas seguintes Reivindicações. O laminado da invenção caracteriza-se pelo facto de que inclui duas películas de borracha calandrada contando cada uma delas com uma espessura de ao menos 0.05 mm, e uma chapa fina de metal disposta entre ditas películas. Cada capa de borracha é vulcanizada à chapa. A borracha usada, será eleita preferivelmente dos tipos existentes de acrilatos de nitrilo ou étileno. A chapa terá uma espessura idónea de uns 0.2-0.4 mm e cada uma das películas de borracha pode ter uma espessura de entre 0.05 e 0.20 mm, preferivelmente uma espessura de uns 0.08 mm. A parte externa das capas de borracha contará convenientemente com uma estrutura de base têxtil, preferivelmente uma estrutura rugosa ou granulada (bolhosa). 4

A combinação específica de propriedades características definidas nas Reivindicações proporciona ao laminado uma combinação única para ser comprimível, tendo boa capacidade de absorção da força de corte e resistência ao impulso rotativo (capacidade de estanquidade), acima indicado. Assim, é importante que os revestimentos de borracha tenham estas propriedades específicas e que a estrutura específica presente em películas de borracha calandrada, entre outras coisas, homogeneidade e uniformidade com respeito às propriedades físicas e as dimensões, e devem ser o menos porosas possíveis. Estas propriedades não podem conseguir-se com uma coberta de borracha aplicada, em forma de solução ou em forma de pasta com a qual se recobriu directamente a chapa ou as superfícies do substrato, dado que os revestimentos de borracha ou recobrimentos formados desta maneira sempre incluirão os resíduos de consistência pastosa ou resídua de solvente que provocam a formação de poros e outras irregularidades e, por tanto, originam zonas debilitadas e também possíveis capas adesivas. Também é importante que as películas de borracha tenham sido aplicadas, a chapa com a ajuda de um suporte ou veículo de calandrado que assegure uma superfície de apoio altamente eficaz e primário, com a superfície da chapa em ausência de qualquer tendência para a irregularidade nas superfícies de apoio, e que também permita a superfície externa ter uma estrutura compatível com o suporte ou o veículo eleito. A estrutura de superfície obtida ao calandrar e vulcanizar uma base têxtil, por exemplo com uma estrutura denominada de linho, foi especialmente proveitosa. Surpreendentemente encontrou-se que a superfície externa essencialmente rugosa ou "granulada" permite aperfeiçoar os apoios e a estanquidade para as superfícies de metal. Também podemos agregar de maneira eficaz mediante vulcanização um material que possua estas qualidades com um bom resultado com respeito à força mecânica das juntas ou uniões de borracha e chapa. O

5 método de fabricação que usa suportes e máquinas de vulcanizado em bandas é o mesmo que o descrito, por exemplo, no nosso fascículo de descrição da patente anterior EP-A-594601 (WO 91/13758). A invenção será apresentada a seguir com maior detalhe e com vários exemplos que descrevem diferentes provas a que foram submetidos os materiais.

Exemplo 1

Um laminado, consistente em uma chapa de 0.20 mm de aço inoxidável e duas capas de borracha de 0.08 mm, foi submetido a uma prova de compressibilidade de acordo com o seguinte:

Um conjunto que consistia em dez amostras de material de 40 x 40 mm foi submetido a uma pressão de 16.5 mPa com força de 2.4 kN a temperatura ambiente. Isto foi repetido sete vezes enquanto se mantinha a pressão durante um período de um segundo. Descobriu-se que o conjunto de amostras de laminados tinha sido comprimido a 16 pm, que corresponde a uma compressibilidade específica de 2 pm/10 mPa.

Exemplo 2

Realizou-se uma prova em um motor diesel SAAB 9000 de injecção de 4 cilindros, 2 litros e 16 válvulas durante um período de vinte quatro horas. Foi preparado o motor baixando as culatras dos pistões para receber uma junta de culatra mais fina produzida a partir do laminado indicado acima. 6

Ajunta foi produzida de um só laminado que consistia em 0.08 mm de borracha / 0.2 mm de aço inoxidável / 0.08 mm de borracha de qualidade Rubore RGM-1-ST. O motor foi posto em funcionamento num banco segundo um programa de provas que simulava a condução numa auto-estrada, incluindo longos períodos de máxima carga a máxima r.p.m. e máximo impulso rotativo, intercalado com períodos de cargas intermédias e interrompido por períodos espaçados de trinta minutos, nos quais se desliga a transmissão. Não se observou absolutamente nenhum efeito desfavorável com respeito à função normal da junta durante as provas.

Lisboa, 15 de Setembro de 2000.

Pela Requerente O Agente Oficial

Gonçelo de Cunha Ferreira

Adjunto do Agente Oficiei da Propriedade Industrial

R. D. João V, 9-2° df.°-1250 LISBOA 7

Claims (4)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Estrutura laminada comprimível de estanquidade que absorve a força de corte, formada por duas capas de borracha e uma capa de metal intermediária, caracterizada por duas películas finas de borracha calandrada, cada uma delas tendo uma espessura de ao menos uns 0.05 mm, e uma chapa de metal fina colocada entre as capas de borracha, onde cada película de borracha é unida, a chapa por meio de vulcanização.
2. 2. Laminado, segundo a reivindicação 1, caracterizado por a chapa ter uma espessura de uns 0.2-0.4 mm e cada película de borracha ter uma espessura de 0.05-0.20 mm, preferivelmente uns 0.08 mm.
3. 3. Laminado segundo as Reivindicações 1 ou 2, caracterizado por as superfícies externas das películas de borracha terem uma estrutura de base têxtil, preferivelmente uma estrutura rugosa ou granulada.
4. 4. Uso de um laminado segundo as Reivindicações 1-3 como material de junta, por exemplo como uma junta de culatra para motores de combustão interna. Lisboa, 15 de Setembro de 2000. Pela Requerente O Agente Oficial

   Gonçalo da Cunha Ferreira Adjunto do Agente Oficiei de Propriedede Industriei 1 R. D. João V, 9-2° df.°-l250 LISBOA