ES2212656T3 - Composiciones polimerizables en formas no fluidas. - Google Patents
Composiciones polimerizables en formas no fluidas.Info
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Abstract
Composición adhesiva, que comprende: a.por lo menos un compuesto polimerizable fluido a la temperatura ambiente y b.una matriz polimérica seleccionada de entre el grupo constituido por poliamidas, poliacrilamidas, poliimidas, polihidroxialquilacrilatos y sus combinaciones, y presente en una cantidad suficiente para hacer dicha composición no fluida a temperaturas de hasta aproximadamente 82ºC (180ºF) y en la que dicha composición puede ser dispensada a la temperatura ambiente sin necesidad de aplicar calor.
Description
Composiciones polimerizables en formas no
fluidas.
La presente invención se refiere a composiciones
adhesivas y de obturación en formas no fluidas. Más
particularmente, la presente invención se refiere a composiciones
de obturación y adhesivas no fluidas que son de especial utilidad
en las aplicaciones de bloqueo y obturación de roscas de tubos y que
pueden envasarse en un dispensador de aplicador de tamaño de
bolsillo de uso cómodo.
Las composiciones adhesivas líquidas han sido
utilizadas desde hace tiempo en aplicaciones de bloqueo y obturación
de tubos y han llegado a ser una parte estándar de la producción de
montajes así como en el mantenimiento de maquinarias, herramientas
y elementos similares. Entre las composiciones adhesiva líquido
frecuentemente utilizadas en estas aplicaciones están las
composiciones anaeróbicas. Estas composiciones de una sola parte
proporcionan excelentes propiedades de bloqueo y obturación de
roscas y permanecen estables hasta que se colocan entre partes
donde sufren un curado en la ausencia de aire. Además, estas
composiciones permanecen estables durante largos periodos de tiempo
durante el almacenamiento en la botella.
En numerosas aplicaciones, la empaquetadura de
algodón de la composición líquida en espacios herméticos, entre
partes contiguas, resulta conveniente. Sin embargo, en muchas
situaciones, la capacidad del adhesivo líquido para la migración
desde piezas es problemática, causando la contaminación de partes
sensibles. Además, en numerosas aplicaciones de mantenimiento, el
derrame de adhesivo líquido puede ser perjudicial así como
incómoda. Un intento de crear un producto de bloqueo de roscas cómo
y de fácil uso ha sido el uso de composiciones adhesivas
preaplicadas, tales como las de látex o de forma
micro-encapsulada.
En tales casos, la composición adhesiva se aplica
a la pieza roscada, tal como un perno o tuerca y permanece en el
estado no curado hasta la coincidencia. Como ejemplo de una
composición adhesiva preaplicada, la patente US nº 4.497.916 se
refiere a una composición adhesiva en fase líquida continua a la que
se añaden partículas cerosas sólidas dispersas en ella. Estas
partículas pueden elegirse entre materiales de polietileno glicol
que tengan un peso molecular de 4.000 a 20.000, ácido esteárico,
ceras ácidas o ésteres esteáricos. Las composiciones a las que se
refiere la patente nº 4.497.916 se forman calentando esta
combinación de materiales en forma de lodo y aplicándola, mientras
se calienta, a las roscas. A continuación, la composición se enfría
para obtener un recubrimiento no móvil. Esta composición requiere
una importante preparación para obtener la composición y aplicarla
sobre piezas.
Aunque los recubrimientos preaplicados tienen
numerosas ventajas, se necesita un procesamiento especial para
preparar y aplicar los recubrimientos de adhesivo por anticipado.
Dichas composiciones no son útiles sobre una base de según se
necesite, tal como cuando se requiere una necesidad inmediata de
aplicación de una composición curable. Asimismo, para utilizar
completamente las composiciones preaplicadas, es necesario
almacenar y disponer de una pluralidad de diferentes tamaños de
piezas roscadas por anticipado. Por lo tanto, los recubrimientos
preaplicados no resuelven el problema para numerosas aplicaciones
que requieren composiciones de fácil uso.
Se realizaron intentos, en el pasado, para
obtener una composición adhesiva anaeróbico no fluida, por ejemplo,
la patente de US nº 3.547.851 se refiere a composiciones anaeróbicas
que se muestran no fluidas a la temperatura ambiente mediante la
distribución uniforme a través de todo el adhesivo de una red de
sustancias orgánicas normalmente sólidas insolubles en el adhesivo.
Estas sustancias orgánicas son básicamente lineales por su propia
naturaleza y son tipificadas por resinas termoplásticas insolubles,
tales como hidrocarburos parafínicos sólidos y sustancias grasas
normalmente sólidas que tienen 10 o más átomos de carbono.
Fracasaron los esfuerzos realizados hasta la fecha para obtener un
producto comercial viable utilizando la tecnología de esta patente,
debido por lo menos en parte a la incapacidad de la composición para
mantener un estado no fluida a temperaturas mayores que la
temperatura ambiente. Esto ha resultado ser problemático, puesto que
las temperaturas del almacén suelen ser mayores que 100ºF (38ºC).
Las composiciones obtenidas según las enseñanzas de esta patente
han estado limitadas por varias dificultades técnicas. En primer
lugar, la fusión a temperaturas elevadas destruye la integridad de
la composición y su capacidad para ser aplicada. Asimismo, la
disgregación de estas composiciones durante su aplicación o como
resultado del almacenamiento ha sido prevalente. Por último, las
reducciones en el par de ruptura debido a la adición de materiales
termoplásticos insolubles produjeron la incapacidad para obtener
una composición de alta resistencia mecánica. Los niveles
relativamente altos de estos termoplásticos insolubles se
necesitaban para obtener una composición no fluida. Además, las
composiciones de la patente nº 3.547.851 requerían la fusión de los
materiales termoplásticos insolubles antes de su incorporación en el
adhesivo. El calentamiento o la fusión de la composición se
necesitaba para obtener el efecto deseado de inmovilidad.
La presente invención trata de superar dichos
inconvenientes y en particular, resuelve gran parte de las
deficiencias específicas de la patente citada. La presente
invención proporciona una solución para crear composiciones
adhesivas y de obturación no fluidas, que pueden almacenarse a
temperaturas mayores que 100ºF (37ºC), de modo que desde 120ºF
(49ºC) hasta 180ºF (82ºC) aproximadamente, sin temor de pérdida de
la inmovilidad estructural a través de la fusión. Además, la
presente invención proporciona nuevos aditivos matriciales
poliméricos que pueden añadirse directamente a la composición
adhesiva sin fusión y que no requieren calentamiento ni fusión de
la combinación total para poder obtener el resultado deseado.
Asimismo, pueden obtenerse productos de alta resistencia mecánica
con cantidades relativamente pequeñas del aditivo de matrices
poliméricas debido a la capacidad de las composiciones de la
invención para mostrarse no fluidas.
Como se mencionó anteriormente, la patente US nº
3.547.851 se refiere a composiciones anaeróbicas que se han mostrado
no fluidas mediante la inclusión de varias ceras. Sin embargo, la
patente nº 3.547.851 se refiere al uso de materiales cerosos que
tienen puntos de fusión mayores que 250ºF (121ºC). Las ceras de
polietileno glicol, es decir, el tipo preferido de cera al que se
hace referencia en la patente nº 3.547.851, se descubrió que se
fundían durante las temperaturas de almacenamiento de unos 130ºF
(54ºC) y se hicieron frágiles después de periodos prolongados de
almacenamiento a temperaturas normales.
Las patentes US nº 3.547.851 y nº 4.497.916
anteriormente mencionadas requieren la adición de un material
sólido que se funde para poder incorporarse en el monómero
polimerizable.
Además, para poner en práctica la patente US nº
3.547.851 se necesitaba una cantidad muy grande, p.e., 50% en peso
de polietileno glicol para obtener una composición que permaneciera
no fluida a una temperatura aproximada de 158ºC (70ºF). Dichas
cantidades extremas de cera añadida al monómero polimerizable
reducían notablemente la resistencia del par de las composiciones de
obturación de roscas.
En cambio, la presente invención trata de obtener
la no fluidez a temperaturas notablemente mayores, p.e., hasta
aproximadamente 180ºF (82ºC) o más, mientras se utiliza tan poco
como del 5% al 15%, y en una realización deseable del 7 al 10% de
la matriz polimérica. Esto se debe a las propiedades físicas y
químicas especiales del aditivo de matriz polimérica utilizando en
la presente invención. Además, la presente invención trata de
superar el problema de la técnica anterior de ablandamiento de las
composiciones en el transcurso del tiempo.
Una composición de resina orgánica sellante o
adhesivo activable por calor se descubre en la patente US nº
4.710.539, que es de utilidad para formar un enlace termoestable
para sellado sobre la base de la aplicación de calor a la
composición mediante técnica electromagnéticas, incluyendo
calentamiento dieléctrico y de inducción de enlaces termoestables
de la composición. La presente invención se refiere a composiciones
alternativas a las descritas en la patente US nº 4.710.539.
La presente invención se refiere a una
composición adhesiva que incluye por lo menos un compuesto
polimerizable fluido a la temperatura ambiente en combinación con
una matriz polimérica presente en una cantidad suficiente para hacer
la composición no fluida a temperaturas de por lo menos 120ºF
(49ºC). La composición o compuesto polimerizable puede
seleccionarse entre un amplio grupo de materiales incluyendo
productos anaeróbicos, epoxídicos, productos acrílicos,
poliuretanos, compuestos olefínicos y sus combinaciones. Las
composiciones anaeróbicas son muy deseables puesto que tienen
aplicaciones únicas en muchas áreas de bloqueo y obturación de
roscas, donde existe la necesidad de un material no fluido. La
matriz polimérica puede seleccionarse a partir de poliamidas,
poliacrilamidas, poliimidas, polihidroxialquilacrilatos y sus
combinaciones.
En una realización conveniente de la presente
invención se proporciona una composición adhesiva anaeróbica que
incluye un monómero de (met)acrilato polimerizable, un
iniciador de polimerización para el monómero y un material de
matriz polimérica miscible o en cualquier caso, compatible con el
monómero. El material matricial está presente en una cantidad
suficiente para hacer la composición no fluida a temperaturas de
por lo menos 70ºF (21ºC). La matriz polimérica y la componente
polimerizable forman fácilmente una mezcla o combinación estable
sin separación de fases de las partes componentes.
En una realización también conveniente, la
presente invención proporciona una composición de sellante o
adhesivo no fluida, que incluye una combinación autosoportada de un
monómero de (met)acrilato polimerizable, un iniciador de
polimerización y un material polimérico miscible con el
(met)acrilato y el iniciador y está presente en una cantidad
suficiente para hacer la composición no fluida a temperaturas de
por lo menos 120ºF (49ºC) y de forma deseable a una temperatura de
160ºF (71ºC).
La presente invención se refiere asimismo a un
procedimiento para la preparación de la composición no fluida así
como a un procedimiento para su utilización.
La presente invención considera también un
artículo manufacturado. En esta realización, se incluye un
contenedor dispensador para alojar y dispensar una composición de
sellante o adhesivo no fluida. El contenedor incluye un cuerpo
hueco generalmente alargado que tiene un primero y un segundo
extremos, con uno de los extremos presentando una abertura de
dispensación. El contenedor aloja una composición de sellante o
adhesivo, que incluye un monómero de (met)acrilato
polimerizable, un iniciador de polimerización y un material
polimérico miscible con el (met)acrilato y el iniciador y
presente en una cantidad suficiente para hacer la composición no
fluida a temperaturas de por lo menos 120ºF (49ºC) hasta 180ºF
(54ºC).
Las composiciones de la presente invención son no
fluidas, es decir, son capaces de existir en una masa
autosoportante sin migración a temperaturas de por lo menos 70ºF
(21ºC) y de forma más deseable a 120ºF (49ºC) hasta por lo menos
180ºF (82ºC). En aplicaciones prácticas, estas composiciones se
proporcionan en un aplicador de modo que puedan dispensarse con
comodidad en el lugar deseado. Por ejemplo, un medio cómodo de
dispensación es un contenedor del tipo de lápiz de labios portátil
o del tamaño de bolsillo, que puede transportarse con facilidad por
el mecánico o trabajador de mantenimiento para uso según se
necesite. Dicho dispensador resuelve el problema de derrame en el
medio ambiente, que puede ser especialmente problemático donde
estén presentes piezas sensibles a la contaminación o cuando suele
ser indeseable la migración de adhesivo.
La Figura 1 es una vista en perspectiva de un
contenedor dispensador del tipo de lápiz de labios con un tapón
dispensador.
La Figura 2 es una vista en perspectiva de un
contenedor de tipo lápiz de labios que muestra la composición
adhesiva que contiene.
La Figura 3 es una vista en perspectiva de un
contenedor dispensador que muestra un reborde ranurado en la
abertura de dispensación.
La Figura 4 ilustra un contenedor dispensador que
tiene una sección cóncava en su abertura de dispensación para
recibir piezas geométricamente complementarias.
La Figura 5 ilustra un contenedor dispensador que
tiene una sección cóncava y una sección ranurada en su reborde de
la abertura de dispensación.
La Figura 6 es una vista en perspectiva de un
contendor dispensador que ilustra la abertura de dispensación
cóncava.
La Figura 7 es una vista en perspectiva de un
contendor y tapón que muestra la abertura de dispensación definida
por las aberturas ranuradas.
La Figura 8 ilustra una vista en perspectiva de
un contenedor y tapón que tiene la abertura de dispensación
definida por aberturas generalmente circulares.
La Figura 9 es una vista en perspectiva de un
contenedor dispensador y su tapón que ilustra la abertura de
dispensación que tiene una parte de superficie cóncava y aberturas
ranuradas.
La Figura 10 es una vista en perspectiva de un
tapón para un contenedor dispensador con un extremo cóncavo.
La Figura 11 ilustra una vista desde arriba del
tapón de la Figura 10 que ilustra las aberturas alargadas para
dispensar composiciones.
Las composiciones y artículos manufacturados de
la presente invención incluyen por lo menos un compuesto
polimerizable fluible a la temperatura ambiente que es de utilidad
en aplicaciones de adhesivo y/o sellante. Estas composiciones pueden
ser naturalmente líquidas a la temperatura ambiente o estar
combinadas con un disolvente adecuado para hacerlas fluidas a la
temperatura ambiente.
Entre las clases de monómero polimerizable útil
en la presente invención, se incluye, sin limitación, las
composiciones anaeróbicas, las composiciones epoxídicas, las
composiciones acrílicas, las composiciones de poliuretano, las
combinaciones olefínicas y sus combinaciones.
Una clase deseable de monómeros polimerizables
útiles en la presente invención son los ésteres de
(met)acrilato polifuncionales y monofuncionales. Una clase
de ésteres polimerizables útiles tienen la estructura general
CH_{2}= C (R)COOR^{1}, donde R es H, CH_{3}
C_{2}H_{5} o Cl y R^{1} es C_{1-8} mono - o
bicicloalquilo, un radical heterocíclico de 3 a 8 miembros con un
máximo de dos átomos de oxígeno en el heterociclo, H, alquilo,
hidroxialquilo o aminoalquilo, donde la parte de alquilo es una
cadena de átomos de carbono bifurcada o recta
C_{1-8}.
Entre otros monómeros polimerizables deseables
útiles en la presente invención pueden mencionarse los que están
comprendidos en la estructura
donde R^{2} puede seleccionarse entre
hidrógeno, alquilo de 1 a 4 átomos de carbono, hidroxialquilo de 1
a 4 átomos de carbono
o
--- H_{2}C --- O ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}} ---
\delm{C}{\delm{\para}{R ^{3} }} \trequalCH_{2}
R^{3} puede seleccionarse entre hidrógeno,
halógeno y alquilo de 1 a 4 átomos de carbono y
C_{1-8} mono o bicicloalquilo, un radical
heterocíclico de 3 a 8 miembros con un máximo de 2 átomos de
oxígeno en el anillo;
R^{4} puede seleccionarse entre hidrógeno,
hidroxi y
--- H_{2}C --- O ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}} ---
\delm{C}{\delm{\para}{R ^{3} }} \trequalCH_{2}
donde m es un número entero igual a por lo menos
a 1, p.e., desde 1 a 8 o un número más alto, por ejemplo de 1 a
4;
n es un número entero igual a por lo menos 1,
p.e., 1 a 20 o más y
v es 0 ó 1
Otros monómeros de éster de acrilato convenientes
son los seleccionados a partir de uretano acrilatos dentro de la
estructura general:
(CH_{2}=
CR^{5}.CO.O.R^{6}.O.CO.NH)
_{2}R^{7}
donde R^{5} es H, CH_{3}, C_{2}H_{5} o
halógeno, tal como Cl; R^{6} es (i) un grupo aminoalquileno o
C_{1-8} hidroxialquileno, (ii) un
C_{1-6} alquilamino, C_{1-8}
alquileno, un hidroxifenileno, aminofenileno, hidroxinaftaleno o
amino-naftaleno opcionalmente sustituido por un
grupo C_{1-3} alquilo, C_{1-3}
alquilamino o di-C_{1-3}
alquilamino y R^{7} es C_{2-20} alquileno,
alquenileno o cicloalquileno, C_{6-40} arileno,
alcarileno, aralcarileno, alquiloxialquileno o ariloxiarileno
opcionalmente sustituido por 1-4 átomos de halógeno
o por grupos 1-3 amino o mono- o
di-C_{1-3} alquilamino o
C_{1-3} alcoxi o acrilatos dentro de la estructura
general:
(CH_{2}=
CR^{5}.CO.O.R^{6}.O.CO.NH.R^{7}.NH.CO.X-)_{n}R^{8}
donde R^{5}, R^{6} y R^{7} son como se
indicó anteriormente; R^{8} es un residuo no funcional de una
poliamida o un alcohol polihídrico que tiene por lo menos n grupos
hidroxi o amino, primarios o secundarios, respectivamente; X es O o
NR^{9}, donde R^{9} es H o un grupo C_{1-7}
alquilo y n es un número entero desde 2 a
20.
Entre los monómeros de ésteres de acrilatos
polimerizables monofuncionales específicos especialmente deseables,
y que corresponden a algunas de las estructuras anteriores, se
incluyen el metacrilato de hidroxipropilo, metacrilato de
2-hidroxietilo, metacrilato de metilo, metacrilato
de tetrahidrofurfurilo, metacrilato de cicloexilo, metacrilato de
2-aminopropilo y los correspondientes
acrilatos.
Entre los monómeros polimerizables específicos
deseables, se incluyen el polietileno glicol dimetacrilato y
dipropileno glicol dimetacrilato.
Otros monómeros de ésteres de acrilatos
polimerizables deseables, útiles en la invención, se seleccionan a
partir de la clase constituida por los ésteres de acrilato,
metacrilato y metacrilato de glicidilo de bisfenol A. Especialmente
convenientes entre todos los monómeros polimerizables de radicales
libres mencionados son los
bisfenol-A-metacrilatos etoxilados
("EBIPMA").
Pueden utilizarse mezclas o copolímeros de
cualquiera de los monómeros polimerizables de radicales libres
anteriormente mencionados.
También pueden incorporarse, de forma opcional
los monómeros de vinilo polimerizables que están representados por
la estructura general:
R^{10}-CH =
CH-R^{10}
Donde R^{10} es alquilo, arilo, alcarilo,
aralquilo, alcoxilo, alquileno, ariloxi, ariloxialquilo,
alkoxiaril, aralquileno, OOC-R^{1}, donde R^{1}
es según se definió anteriormente, que se pueden emplear
efectivamente en la composición de esta invención.
También se considera la posibilidad de utilizar
copolímeros o mezclas de monómeros aquí descubiertos con otros
monómeros compatibles.
Entre los ésteres de poliacrilatos polimerizables
utilizados según la presente invención se incluyen los que se
proporcionan a modo de ejemplo, pero no con carácter limitativo a
los siguientes compuestos: di-, tri- y tetra-etileno
glicol dimetacrilato, dipropileno glicol dimetacrilato, polietileno
glicol dimetacrilato, di (pentametileno glicol) dimetacrilato,
tetraetileno glicol diacrilato, tetraetileno glicol di
(cloroacrilato), diglicerol diacrilato, diglicerol tetrametacrilato,
tetrametileno dimetacrilato, etileno dimetacrilato, neopentil -
glicol diacrilato y trimetilol propano triacrilato. Los anteriores
monómeros no necesitan estar en estado puro, pero pueden comprender
calidades comerciales en las que se incluyen inhibidores o
estabilizadores tales como felones polihídricos, quinonas y
compuestos similares. Estos compuestos funcionan como inhibidores
de radicales libres para evitar una polimerización prematura.
Asimismo, está dentro del objetivo de la presente invención obtener
características modificadas para la composición curada mediante la
utilización de uno o más monómeros de los anteriormente enumerados
o aditivos adicionales tales como monómeros insaturados, incluyendo
hidrocarburos insaturados y ésteres insaturados.
Las composiciones de la presente invención suelen
necesitar un agente de polimerización que inicie o de cualquier
modo, promueva la polimerización del monómero. En el caso de
composiciones anaeróbicas, se suelen emplear iniciadores
peroxídicos. Sin embargo, la invención no está limitada a las
composiciones anaeróbicas y en consecuencia, pueden emplearse otros
compuestos iniciadores de polimerización, tales como promotores e
iniciadores de radicales libres, catalizadores metálicos y
compuestos similares adecuados para la composición polimerizable
y/o monomérica elegida.
Los iniciadores peroxídicos, útiles en las
composiciones anaeróbicas de la presente invención, incluyen los
inhibidores de polimerización hidroperoxídicos y de forma más
preferida los inhibidores de hidroperóxidos orgánicos que tienen la
fórmula ROOH, donde R suele ser un radical de hidrocarburo que
contiene unos 18 carbonos, de forma más deseable un radical
alquilo, arilo o aralquilo que contiene unos 12 átomos de carbono.
Ejemplos típicos de dichos hidroperóxidos incluyen hidroperóxido de
cumeno, hidroperóxido de metiletilcetona así como los
hidroperóxidos formados por la oxigenación de otros hidrocarburos
tales como metilbuteno, cetano y ciclohexano. Se pueden emplear
también otros iniciadores peroxídicos tales como peróxido de
hidrógeno o compuestos tales como perésteres o peróxidos orgánicos,
que se hidrolizan o descomponen para formar hidroperóxidos.
Los iniciadores peroxídicos suelen emplearse en
composiciones anaeróbicas que comprenden menos del 20% en peso de la
composición. Sin embargo, es conveniente utilizar en nivel más bajos
tales como 0,1% a 10% en peso de la composición total.
La matriz polimérica útil en la presente
invención debe estar presente en una cantidad suficiente para hacer
que sea no fluida el compuesto polimerizable normalmente fluido a
temperaturas de por lo menos la temperatura ambiente y de forma más
deseable, a temperaturas de por lo menos en el intervalo de 70ºF
(21ºC) a 180ºF (82ºC) e incluso, de forma más deseable, mayor que
120ºF (49ºC) a 160ºF (71ºC) aproximadamente.
La matriz polimérica incluye un compuesto
orgánico que suele tener un punto de fusión o punto de
ablandamiento en el margen de 200ºF (93ºC) a 500ºF (260ºC) y de
forma más deseable, mayor que 250ºF (121ºC) a 500ºF (260ºC)
aproximadamente. Compuestos polimerizables útiles en la presente
invención pueden seleccionarse a partir de poliamidas,
poliacrilamidas, poliimidas, polihidroxialquilacrilatos y sus
combinaciones. De especial utilidad son los compuestos de
poliamidas que tengan un punto de fusión de 260ºF (127ºC)
aproximadamente. Una de dichas poliamidas está comercialmente
disponible como un polvo fluyente libre no reactivo, bajo el nombre
comercial de DISPARLON 6200, de King Industries Specialties
Company, Norwalk, CT. El uso recomendado, según las hojas de
características comercialmente disponibles para este compuesto, es
para compuestos de relleno y de adhesivo epoxídico en cantidades
aproximadas de 0,5 a casi un 3% en peso.
La presente invención incluye la presencia de la
matriz polimérica tal como el compuesto de poliamidas anteriormente
mencionado en cantidades del 5 al 15% aproximadamente, tal como del
7 al 10%, en peso de la composición total. Cuando está presente en
estas cantidades, las características de no fluibilidad de una
composición pueden obtenerse con los mismos efectos indeseables,
tales como pérdida de importantes propiedades de la tracción o
características de sellado. Asimismo, estos materiales pueden
añadirse directamente en forma sólida, tal como en forma de
partículas o polvo, sin fusión previa de las partículas o incluso
calentamiento de los compuestos polimerizables. Sin embargo, suele
ser práctico calentar ligeramente los compuestos polimerizables
antes o después de incorporar la matriz polimérica en aras de la
rapidez. Esto no es necesario para obtener las características no
fluidas pero se utiliza como una medida de procesamiento práctico y
rápido.
Los compuestos de poliamidas de la presente
invención tienen, en una realización deseable, un tamaño de
partículas menor que 15 micrones, aunque otros tamaños de partículas
son útiles. Como se mencionó anteriormente, el punto de fusión o de
ablandamiento de los compuestos de matrices poliméricas varía desde
200ºF (93ºC) a 500ºF (260ºC). En una realización especialmente
deseable, se utiliza una poliamida que tenga un punto de fusión de
aproximadamente 200ºF-270ºF (121ºC - 132ºC) y en una
realización preferida, aproximadamente 260ºF (127ºC).
Otros compuestos pueden añadirse a los monómeros
polimerizables. Las composiciones polimerizables anaeróbicas suelen
emplear estabilizadores, aceleradores, espesadores, agentes
colorantes y componentes similares en cantidades adecuadas para sus
fines previstos.
Se recomienda el empleo de inhibidores y
queladores, bien conocidos en esta técnica por proporcionar
estabilidad a composiciones polimerizables. Es preferible que se
añadan a la composición antes de añadir el compuesto de matriz
polimérica. Dichos inhibidores útiles en la presente composición
puede seleccionarse entre cualesquiera de los inhibidores conocidos
incluyendo los seleccionados entre hidroquinonas, benzoquinonas,
naftoquinonas, fenantraquinonas, antraquinonas y compuestos
sustituidos de cualquiera de ellas. Entre los queladores, que
pueden estar opcionalmente presentes en la composición adhesiva,
pueden citarse las betadicetonas, ácido etilendiamino tetraacético
("EDTA") y la sal sódica del ácido EDTA. Tanto los inhibidores
como los queladores pueden emplearse eficazmente en niveles de 0,1
a 1% en peso del monómero, sin afectar desfavorablemente a la
velocidad de curado de la composición adhesiva polimerizado.
Espesadores, plastificadores, pigmentos,
colorantes, diluyentes, rellenos y otros agentes comunes en esta
técnica pueden emplearse de cualquier manera razonable para obtener
características funcionales deseadas, a condición de que no
interfieran notablemente con la polimerización monomérica. Rellenos
inertes están presentes en cantidades relativamente altas cuando se
compara con los sistemas convencionales de obturación de roscas.
Los rellenos más convenientes son los que añaden lubricidad y
características de sellado a las composiciones. Ejemplos no
limitadores son TEFLON (politetrafluoroetileno) y polietileno.
La presente invención no incluye los compuestos
descubiertos en la patente US nº 3.547.851 como útiles para el
compuesto de matriz polimérica. Los polímeros termoplásticos
utilizados para conseguir la no fluibilidad en dicha patente se
encontraron ineficaces para los fines de la presente invención.
La preparación de las composiciones y productos
de la presente invención puede conseguirse mediante la mezcla simple
del compuesto de matriz polimérica dentro de la composición
polimerizable. No se necesita ninguna fusión previa de la matriz
polimérica y dicha matriz puede estar en la forma líquida o sólida
antes de su incorporación.
Aunque no sea necesario calentar la composición
polimerizable antes de la incorporación de la matriz polimérica,
como una cuestión práctica es conveniente elevar ligeramente la
temperatura a unos 50ºC (122ºF), mientras se utiliza una máquina
mezcladora o dispensadora para incorporar la matriz polimérica. La
mezcla se realiza durante un tiempo suficiente para incorporar el
compuesto matricial en la composición polimerizable, que puede
variar dependiendo del tamaño del lote. En general, solamente se
necesitan segundos o minutos para conseguir la mezcla deseada del
compuesto matricial. La composición se hará por sí misma no fluida
en aproximadamente 2 a 100 horas a la temperatura ambiente,
dependiendo de la naturaleza de la composición polimerizable. Esto
se debe a la naturaleza singular de la matriz polimérica, que está
diseñada para ser hinchable y formar eficazmente una matriz
bifurcada in situ. Aunque no se quiera obligar por cualquier
hipótesis particular, se cree que las partículas de matrices
poliméricas retienen su naturaleza particulada, embebiendo no
obstante grandes cantidades de la composición polimerizable. Al
hacerlo así, prestan las características no fluidas a la
composición polimerizable y no obstante se aplican suavemente a una
superficie en virtud de su naturaleza particulada. Parece ser que
una parte de las partículas matriciales se solubiliza con lo que
permite la imbibición y una parte permanece no solubilizada lo que
permite la retención de su forma particulada.
La cantidad de matriz polimérica solamente está
limitada en el extremo superior por la resistencia mecánica y
rigidez requeridas en el producto final. Por supuesto, esto debe
equilibrarse con la resistencia mecánica deseada del adhesivo o las
características de obturación particulares también deseadas. Como
se indicó con anterioridad, los márgenes óptimos para obtener una
diversidad de propiedades útiles de obturación de roscas de alta y
baja resistencia mecánica tienen un margen superior de un 15% en
peso. El rango inferior del 5% en peso depende de la capacidad del
producto para proporcionar características no fluidas en la
composición final. Las composiciones polimerizables de la presente
invención pueden curarse mediante una diversidad de mecanismos de
curado. Asimismo, las composiciones pueden ser curables por calor o
termoacelerarse así como tener la capacidad para curarse a la
temperatura ambiente. En el caso de las composiciones, que incluyen
una combinación de grupos de acrilatos y siliconas, también se
considera el curado por humedad.
La presente invención se refiere también a un
artículo manufacturado que incluye la composición no fluida
anteriormente mencionada en un dispensador o aplicador. En una
realización preferida, el dispensador es del tipo de lápiz de labios
con tamaño de bolsillo, que puede transportarse por el mecánico o
técnico de mantenimiento sin temor de derrame ni contaminación de
partes sensibles y se utiliza cuando sea necesario. El dispensador
suele tener una forma alargada y está diseñado para hacer avanzar,
por medios mecánicos, la composición a través de una abertura de
dispensación. La abertura de dispensación puede definirse como el
perímetro completo de la pared del contenedor o puede ser aberturas
más pequeñas situadas en la superficie extrema del contenedor. El
perímetro o abertura que define la abertura de dispensación puede
ser liso, ranurado u ondulado, tal como una onda sinusoidal.
Asimismo, una parte del extremo de dispensación del contenedor puede
ser cóncavo para admitir un elemento roscado o cuerpo tubular, que
requiera la aplicación de la composición.
Como alternativa, el extremo dispensador del
contenedor puede tener una abertura de dispensación que esté
definida por aberturas tales como ranuras o agujeros en la
superficie superior. Estas aberturas pueden combinarse con otras
características anteriormente descritas, tales como la superficie
cóncava o perímetro para alojar elementos roscados u otras partes
cilíndricas.
El contenedor suele estar provisto de un tapón
que se encaja sobre y alrededor de las paredes del contenedor. El
tapón puede diseñarse también en su extremo cerrado para tener la
parte cóncava y/o aberturas según se definió anteriormente.
En el extremo del contenedor opuesto a la
abertura dispensadora, es decir, en el extremo interior del
contenedor está situado próximamente un mecanismo para hacer
avanzar el adhesivo. Estos mecanismos suelen ser bien conocidos en
esta técnica e incluyen un medio empujador que puede incluir un
botón de mando situado en la parte inferior del contenedor que
cuando se gira en una dirección hace avanzar el adhesivo contenido
hacia la abertura de dispensación y cuando se gira en la otra
dirección desplaza el adhesivo en la dirección opuesta.
El artículo manufacturado puede ser más
particularmente descrito con referencia a las Figuras 1 a 11. La
Figura 1 ilustra un contenedor dispensador 10 que tiene una forma
tubular generalmente alargada definida por la pared 20 y que tiene
un extremo dispensador definido por el perímetro 21. El tapón 50,
según se ilustra, está diseñado para acoplarse estrechamente con la
pared tubular 20 con un ajuste adecuado.
La composición 30 se ilustra en la Figura 1
dentro del contenedor 10. La Figura 2 ilustra la composición 30
avanzando por encima del perímetro 21 con el uso del botón
moleteado 40 que fue girado para hacer avanzar la composición. Al
girar el botón 40 en la dirección opuesta se hace descender de
nuevo a la composición 30 dentro del contenedor.
La Figura 3 ilustra el contenedor 10 que tiene un
perímetro dispensador que define la abertura ranurada. Dicho diseño
podría ser alternativamente sinusoidal o tener otra forma
geométrica que pueda adaptarse al tipo de superficie sobre la que
se va a aplicar la composición. Por ejemplo, la Figura 4 ilustra el
contenedor 10 teniendo superficies cóncavas opuestas en su perímetro
23 para admitir piezas que tengan superficies redondeadas, tales
como perno, tornillo o piezas en forma de varilla. La Figura 5
ilustra una combinación de superficies cóncavas opuestas en el
perímetro 24 en combinación con partes geométricas opuestas del
mismo perímetro.
La Figura 6 ilustra el contenedor 10 que tiene
una gran parte de su perímetro 25 con partes cóncavas opuestas.
La Figura 7 ilustra el contenedor 10 que tiene un
extremo dispensador con la superficie extrema 65 y las aberturas
ensanchadas 75 a través de las cuales se dispensa la
composición.
La Figura 8 muestra una forma de abertura
diferente generalmente circular 71.
La Figura 9 ilustra el contenedor 10 teniendo una
superficie extrema 66 en las que las aberturas 72 son alargadas y
cóncavas puesto que siguen la geometría de la superficie extrema
66. El tapón 51 para este contenedor encaja alrededor del perímetro
80 y puede diseñarse con o sin aberturas. En las Figuras 10 y 11, se
ilustra el diseño con aberturas, donde el tapón 51 tiene aberturas
alargadas que pueden abrirse o cerrarse por medios de cierre, no
ilustrados, y que pueden instalarse sobre el perímetro 80.
Los siguientes ejemplos no limitadores están
previstos para ilustrar mejor la presente invención.
Se prepararon composiciones anaeróbicas
A-C según las formulaciones aquí descritas. Las
composiciones inventivas 1-5 de la Tabla I fueron
preparadas incorporando la cantidad indicada de compuesto de matriz
polimérica en forma de polvo y mezclando en un dispensador durante
unos 30 segundos hasta que el polvo polimérico esté completamente
disperso o sea miscible con la composición anaeróbica. La
composición anaeróbica puede, de manera opcional, calentarse
ligeramente antes de la incorporación de la matriz polimérica, por
ejemplo, a aproximadamente 122ºF (50ºC)
Cada una de las composiciones inventivas fueron
dispensadas en paquetes dispensadores del tipo de lápiz de labios y
envejecidas durante la noche a una temperatura aproximada de 122ºF
(50ºC). En cada una de las composiciones inventivas, la misma
poliamida fue utilizada en cantidades que varían desde el 5% a un
15% en peso de la composición total. La poliamida elegida tenía un
punto de fusión de aproximadamente 262ºF (128ºC) y un tamaño de
partículas de menos de 15 micrones. La poliamida elegida es un
compuesto patentado vendido bajo el nombre comercial de DISPARLON
6200. Esta poliamida tiene la propiedad de hincharse cuando se
dispersa en líquido compatible a una determinada temperatura. Esta
temperatura es conocida como la temperatura de activación porque, a
esta temperatura, el hinchamiento da lugar a un incremento en la
viscosidad del líquido. En la presente invención, estos compuestos
permiten la obtención de una composición fluida normalmente a la
temperatura ambiente, tal como una composición anaeróbica, que se
hace no fluida a la temperatura ambiente y permanece no fluida
hasta la temperatura de 182ºF (83ºC) o más. En cada una de las
composiciones inventivas 1-5, la composición
resultante, incluso después del envejecimiento termoacelerado, era
una masa de adhesivo autoportante, que presenta una consistencia no
fluida blanda que fue fácilmente dispensada en partes frotando el
dispensador a través de la superficie prevista.
Los pernos roscados fueron recubiertos con las
composiciones de control y las composiciones inventivas,
respectivas, mediante aplicación manual de un dispensador del tipo
de lápiz de labios. Los pernos fueron hechos coincidir luego con
tuercas y se dejaron curar durante 24 horas. El par de ruptura
inicial en pulgadas - libras fue registrado y se ilustra en la
Tabla II. Algunas composiciones fueron ensayadas después del
envejecimiento acelerado durante 1 semana, 4 semanas y 8 semanas a
la temperatura de 112ºF (50ºC) respectivamente
Composición anaeróbica polimerizable A
(obturadora de
roscas)
| Componente | % en peso |
| Poliglicol dimetacrilato | 64 |
| Poliglicol oleato | 26 |
| Sacarina | 3 |
| Cumeno hidroperóxido | 2 |
(Continuación)
| Componente | % en peso |
| Propileno glicol | 2 |
| Sílice fumada | 2 |
| N,N-dialquiltolmidina | 1 |
| Hidroquinona | (100 ppm) |
Composición anaeróbica polimerizable B
(obturadora de
tubos)
| Componente | % en peso |
| Resina de bisfenol-A fumarato | 26 |
| Poliglicol dimetacrilato | 21 |
| Mica | 16 |
| Octanol | 12 |
| Poliglicol dioctamoato | 11 |
| Cumeno hidroperoxido | 7 |
| PTFE | 2 |
| Ésteres orgánicos | 2 |
| Sílice fumada | 2 |
| Dióxido de titanio | 1 |
| Hidroquinona | (100 ppm) |
Composición anaeróbica polimerizable C
(obturadora de roscas de alta resistencia
mecánica)
| Componente | % en peso |
| Poliglicol dimetacrilato | 67 |
| Resina de bisfenol-A fumarato | 24 |
| Sacarina | 3 |
| Cumeno hidroperóxido | 2 |
| Polietileno | 2 |
| N,N-dialquiltoluidina | 1 |
| Sílice fumada | 1 |
| Hidroquinona | (100 ppm) |
Claims (31)
1. Composición adhesiva, que comprende:
a. por lo menos un compuesto polimerizable fluido
a la temperatura ambiente y
b. una matriz polimérica seleccionada de entre el
grupo constituido por poliamidas, poliacrilamidas, poliimidas,
polihidroxialquilacrilatos y sus combinaciones, y presente en una
cantidad suficiente para hacer dicha composición no fluida a
temperaturas de hasta aproximadamente 82ºC (180ºF) y en la que
dicha composición puede ser dispensada a la temperatura ambiente sin
necesidad de aplicar calor.
2. Composición según la reivindicación 1, en la
que dicha matriz polimérica comprende un compuesto orgánico que
tiene un punto de fusión o punto de ablandamiento superior a 93ºC
(200ºF).
3. Composición según las reivindicaciones 1 ó 2,
en la que dicha matriz polimérica comprende una poliamida que tiene
un punto de fusión de aproximadamente 128ºC (262ºF).
4. Composición según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, que es no fluida a temperaturas de por
lo menos 71ºC (160ºF).
5. Composición según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, que es no fluida a temperaturas de por
lo menos 82ºC (180ºF)
6. Composición según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que dicho compuesto polimerizable
se selecciona de entre el grupo constituido por compuestos
anaeróbicos, epoxídicos, acrílicos, poliuretanos u olefínicos y sus
combinaciones.
7. Composición según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que el compuesto polimerizable es
un éster de poli(met)acrilato.
8. Composición según la reivindicación 7, en la
que el éster de poli(met)acrilato tiene la
fórmula:
donde R^{2} puede seleccionarse entre
hidrógeno, alquilo de 1 a 4 átomos de carbono, hidroxialquilo de 1
a 4 átomos
o
--- H_{2}C --- O ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}} ---
\delm{C}{\delm{\para}{R ^{3} }} \trequalCH_{2}
R^{3} puede seleccionarse entre hidráulico,
halógeno y alquilo de 1 a 4 átomos de carbón y
C_{1-8} mono o bicicloalquilo, un radical
heterocíclico de 3 a 8 miembros con un máximo de 2 átomos de
oxígeno en el anillo;
R^{4} puede seleccionarse entre hidrógeno,
hidroxi y
--- H_{2}C --- O ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}} ---
\delm{C}{\delm{\para}{R ^{3} }} \trequalCH_{2}
donde m es un número entero igual a por lo menos
1, n es un número entero igual por lo menos a 1 y v es 0 ó
1.
\newpage
9. Composición según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, que comprende además un iniciador de
polimerización.
10. Composición según la reivindicación 9, en la
que el iniciador de polimerización es un compuesto peroxídico.
11. Composición cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, que comprende además un compuesto
seleccionado entre el grupo constituido por inhibidores de la
polimerización, depuradores de radicales libres, queladores,
compuestos de relleno, modificadores de la viscosidad, agentes de
lubricidad, agentes colorantes, agentes fluorescentes,
catalizadores y sus combinaciones.
12. Composición según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que la matriz polimérica está
presente en cantidades comprendidas entre 5% y 15% en peso de la
composición.
13. Composición según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que la matriz polimérica está
presente en cantidades comprendidas entre el 7% y 10% en peso de la
composición.
14. Composición según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, que comprende además un agente de
curado o sistema de curado para dicho compuesto polimerizable.
15. Composición según la reivindicación 14, en la
que dicho agente de curado o sistema de curado está contenido en un
encapsulado rompible.
16. Composición según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, que comprende además un catalizador de
polimerización.
17. Composición adhesiva anaeróbica, que
comprende:
a. un monómero de (met)acrilato
polimerizable;
b. un iniciador de polimerización y
c. un material polimérico seleccionado entre el
grupo constituido por poliamidas, poliacrilamidas, poliimidas,
polihidroxialquilacrilatos y sus combinaciones y presente en una
cantidad suficiente para hacer a dicha composición no fluida a
temperaturas de por lo menos 49ºC (120ºF) y en la que dicha
composición es dispensable a la temperatura ambiente sin necesidad
de aplicar calor.
18. Composición según la reivindicación 17, en la
que dicha composición permanece no fluida a temperaturas de
aproximadamente 71ºC (160ºF).
19. Composición según las reivindicaciones 17 ó
18, en la que dicha matriz polimérica comprende una poliamida que
tiene un punto de fusión superior a 121ºC (250ºF).
20. Composición no fluida que comprende una
combinación autoportante de:
a. un monómero de (met)acrilato
polimerizable;
b. un iniciador de polimerización y
c. un compuesto polimérico presente en una
cantidad suficiente para hacer la composición no fluida a
temperaturas de por lo menos 49ºC (120ºF) y en la que dicha
composición puede ser dispensada a temperatura ambiente sin
necesidad de aplicar calor.
21. Artículo manufacturado, que comprende:
a. un contenedor dispensador para alojar y
dispensar una composición obturadora o adhesivo no fluida,
comprendiendo dicho contenedor un cuerpo hueco generalmente
alargado que tiene un primer y un segundo extremos, definiendo uno
de dichos extremos una abertura dispensadora;
b. una composición obturadora o adhesiva dentro
de dicho contenedor, que comprende:
- (i)
- un monómero (met)acrilato polimerizable;
- (ii)
- un iniciador de polimerización y
- (iii)
- un compuesto polimérico presente en una cantidad suficiente para hacer la composición no fluida a temperaturas de por lo menos 49ºC (120ºF) y en el que la composición es dispensable a temperatura ambiente sin necesidad de aplicar calor.
22. Artículo manufacturado según la
reivindicación 21, en el que dicho contenedor presenta forma
tubular.
23. Artículo manufacturado según las
reivindicaciones 21 ó 22, en el que el contenedor es del tipo de
lápiz de labios.
24. Artículo manufacturado según las
reivindicaciones 21 a 23, en el que el extremo que define la
abertura dispensadora está adaptado para aplicar dicha composición a
los elementos roscados.
25. Artículo manufacturado según las
reivindicaciones 21 a 24, en el que la abertura de dispensación es
una parte cóncava para la dispensación en formas geométricas
complementarias.
26. Artículo manufacturado según las
reivindicaciones 21 a 25, en el que la abertura dispensadora
presenta un borde ranurado.
27. Artículo manufacturado según la
reivindicación 21, en el que la abertura dispensadora comprende una
o más aberturas, incluyendo un tapón para cerrar dicha abertura
dispensadora, presentando dicho tapón una abertura para un
acoplamiento adecuado con el contenedor, estando definida dicha
abertura por paredes que terminan en un extremo cerrado de dicho
tapón.
28. Artículo manufacturado según las
reivindicaciones 21 a 27, en el que el extremo cerrado del tapón
presenta aberturas para dispensar la composición.
29. Artículo manufacturado según las
reivindicaciones 21 a 28, en el que las aberturas del tapón están
conformadas para comunicarse con los elementos roscados que
requiere dicha composición.
30. Artículo manufacturado según las
reivindicaciones 21 a 29, en el que dicho tapón comprende además
medios de cierre para dichas aberturas.
31. Procedimiento para la preparación de una
composición polimerizable no fluida, que comprende:
a. proporcionar por lo menos un compuesto
polimerizable fluido a la temperatura ambiente y
b. combinar dicho compuesto polimerizable con una
matriz polimérica presente en una cantidad suficiente para hacer no
fluida dicha composición fluida a temperaturas de por lo menos 49ºC
(120ºF) y en el que la composición puede ser dispensada, a
temperatura ambiente sin necesidad de aplicar calor.
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