ES2314423T3 - Composiciones de apantallamiento emi/rfi reformadas conformadas. - Google Patents

Abstract

Una composición preformada en forma conformada que comprende: una composición base que comprende: - un polímero de polisulfuro y un polímero de poliéter, en el que la combinación del polímero de polisulfuro y el polímero de poliéter está presente en una cantidad que varía desde 10% en peso hasta 50% en peso del peso total de la composición base; - al menos una carga eléctricamente conductora presente una cantidad que varía desde 40% hasta 80% en peso del peso total de la composición base; y una composición de agente de curado.

Description

Composiciones de apantallamiento EMI/RFI reformadas conformadas.

Campo

La presente descripción se refiere a composiciones preformadas en forma conformada y al uso de composiciones preformadas para el sellamiento de aberturas. La presente descripción se refiere además a composiciones preformadas en forma conformada que muestran apantallamiento contra EMI/RFI eficaz, y al uso de dichas composiciones preformadas para el sellamiento de aberturas.

Introducción

La interferencia electromagnética puede definirse como una perturbación eléctrica conducida o radiada no deseada procedente de una fuente eléctrica o electrónica, incluyendo las transitorias, que puede interferir con el funcionamiento de otros aparatos eléctricos o electrónicos. Dicha perturbación puede ocurrir a ciertas frecuencias a lo largo del espectro electromagnético. La interferencia de radiofrecuencia ("RTF") se usa frecuentemente de manera intercambiable con la interferencia electromagnética ("EMI"), aunque la RFI se refiere más propiamente a la parte de frecuencia de radio del espectro electromagnético usualmente definido como entre 10 kilohertzios (KHz) y 100 gigahertzios (GHz).

El equipo electrónico está típicamente encerrado en una carcasa. La carcasa puede servir no solamente como una barrera física para proteger los componentes electrónicos internos del ambiente externo, sino que además puede servir para apantallar la radiación EMI/RFI. Los cerramientos que tienen la capacidad de absorber y/o reflejar la energía EMI/RFI pueden usarse para confinar la energía EMI/RFI dentro del dispositivo de la fuente, así como para aislar el dispositivo de la fuente u otros dispositivos externos de otras fuentes de EMI/RFI. Para mantener la accesibilidad a los componentes internos, los cerramientos pueden estar provistos de accesos abribles o separables tales como puertas, escotillas, paneles o tapas. Típicamente existen separaciones entre los accesos y las superficies ensambladas correspondientes asociadas con los accesos, que reducen la eficacia del apantallamiento electromagnético al presentar aberturas a través de las cuales puede emitirse energía radiante. Dichas separaciones presentan igualmente discontinuidades en la superficie y derivan a tierra la conductividad de la carcasa y, en algunos casos, pueden generar una fuente secundaria de radiación EMI/RFI mediante el funcionamiento como una antena de acoplamiento.

Para llenar los espacios entre las superficies ensambladas de la carcasa y los accesos separables, pueden usarse juntas y otros sellos para mantener la continuidad eléctrica a lo largo de las estructuras, y para excluir degradantes ambientales tales como partículas, humedad, y especies corrosivas. Dichos sellos pueden estar pegados o unidos mecánicamente a una o a ambas de las superficies ensambladas y pueden funcionar para establecer un camino conductor continuo mediante la conformación a las irregularidades superficiales bajo una presión aplicada.

Los procedimientos convencionales para la fabricación de juntas de apantallamiento contra EMI/RFI incluyen la extrusión, moldeo, y corte en matriz. El moldeo incluye el moldeo por compresión o inyección de un sellante no curado o material termoplástico dentro de una cierta configuración la cual, a continuación, se cura a una forma final. El corte en matriz incluye la formación de una junta a partir de un material polímero curado el cual se corta o estampa usando una matriz dentro de una cierta configuración. Igualmente, se usan procedimientos de formado in situ ("FIP") para la formación de juntas de apantallamiento contra EMI/FMI, en el que el procedimiento FIP incluye la aplicación de un cordón de una composición eléctricamente conductora, curable, viscosa, en un estado fluido a una superficie, el cual, a continuación, se cura in situ mediante la aplicación de calor, humedad atmosférica, o radiación ultravioleta, para formar una junta de apantallamiento contra EMI/FMI, eléctricamente conductora.

La conductividad eléctrica y el apantallamiento contra EMI/FMI eficaz puede ser impartida a juntas de polímeros mediante la incorporación de materiales conductores dentro de la matriz del polímero. Los elementos conductores pueden incluir, por ejemplo, partículas de metal o metalizadas, telas, mallas, fibras, y combinaciones de los mismos. El metal puede estar en la forma de, por ejemplo, filamentos, partículas, copos, o esferas. Los ejemplos de metales incluyen cobre, níquel, plata, aluminio, estaño, y acero. Otros materiales conductores que pueden usarse para impartir apantallamiento contra EMI/RFI eficaz a composiciones de polímeros incluyen partículas o fibras conductoras que comprenden carbón o grafito. Igualmente, pueden usarse polímeros conductores tales como politiofenos, polipirroles, polianilina, poli(p-fenileno) vinileno, sulfuro de polifenileno, polifenileno, y poliacetileno.

Además de proporcionar conductividad eléctrica continua y apantallamiento contra EMI/RFI eficaz, en ciertas aplicaciones es deseable que las juntas o sellos de superficies expuestas al ambiente, tales como en vehículos de aviación o aeroespaciales, no induzcan a la corrosión de las superficies metálicas. Cuando se juntan metales y/o materiales compuestos conductores diferentes en la presencia de un electrolito, se establece un potencial galvánico junto a la intercara entre los conductores diferentes. Cuando el sello interfacial se expone al ambiente, particularmente bajo condiciones ambientales severas tales como niebla salina o niebla salina conteniendo altas concentraciones de SO_{2}, puede ocurrir la corrosión de la menos noble de las superficies conductoras. La corrosión puede dar lugar a una degradación en el apantallamiento contra EMI/FMI eficaz del sello. Otros mecanismos distintos de los potenciales galvánicos, por ejemplo, la corrosión por grietas, pueden comprometer igualmente la integridad eléctrica y mecánica del cerramiento.

Los polímeros de polisulfuro son conocidos en la técnica. La producción de polímeros de polisulfuro ha sido caracterizada por Fettes y Jorzak, en Industrial Enqineering Chemistry, págs. 2.217-2.223, (Noviembre 1950). El uso comercial de los polímeros de polisulfuro en la fabricación de sellantes para aplicaciones aeroespaciales se conoce y usa comercialmente hace tiempo. Por ejemplo, los sellantes de polisulfuro han sido usados para sellar un cuerpo de aviación debido a la alta resistencia a la tracción, alta resistencia al desgarro, resistencia térmica, y resistencia a la luz ultravioleta. Los sellantes de polisulfuro han sido usados para sellar tanques de combustible de aviación debido a la resistencia al combustible y adherencia tras exposición al combustible.

Generalmente, los sellantes de polisulfuro se aplican a una superficie mediante extrusión usando una pistola tapajuntas. Un procedimiento de este tipo puede ser eficaz para paneles permanentes instalados sobre una estructura de aviación. Sin embargo, la extrusión de un sellante para sellar aberturas en y/o sobre una estructura del avión tal como las asociadas con puertas o paneles de acceso puede requerir una cantidad significativa de esfuerzo adicional. Para extruir un sellante no curado, el perímetro interior de la abertura de la puerta de acceso se protege y el perímetro exterior de la puerta de acceso se recubre con un agente antiadhesivo antes de la extrusión del sellante en el área protegida de la abertura de la puerta de acceso para evitar que el sellamiento obstruya una puerta de acceso. La puerta de acceso se coloca en su sitio y se sujeta para forzar el exceso de sellante no curado alrededor de la puerta de acceso. A continuación, el sellante se cura y el exceso de sellante se recorta. Este procedimiento es costoso en tiempo y puede agregar un trabajo significativo al mantenimiento de un avión con muchas puertas de acceso. Algunos aviones pueden tener tantas como un centenar o más de puertas de acceso que se usan para tapar equipos o dispositivos electrónicos sensibles a los cuales periódicamente se debe acceder y resellar.

De acuerdo con ello, es deseable proporcionar un procedimiento para el sellamiento de puertas de acceso, por ejemplo las de una estructura del avión de un vehículo de aviación o aeroespacial, que no requiera protección, que reduzca el rebordeado y/o no sea tan costoso en trabajo y tiempo como el procedimiento de extrusión convencional para el sellamiento de las puertas de acceso.

Los sellantes eléctricamente conductores que muestran apantallamiento contra EMI/FMI eficaz se encuentran comercialmente disponibles. Por ejemplo, PRC-DeSoto International, Inc. (Glendale, CA) fabrica varios sellantes eléctricamente conductores de clase B específicamente desarrollados para aplicaciones de aviación y aeroespaciales. Por ejemplo, el sellante eléctricamente conductor PR-2200 Class B es un sellante de politioéter eléctricamente conductor que cumple las exigencias de los procedimientos de ensayo MMS 327 (Boeing St. Louis Military Material Specification). Estos sellantes con carga de níquel, de dos partes, comprenden un polímero de politioéter, PERMAPOL P-3.1, y no son corrosivos cuando se usan sobre aleaciones de aluminio o entre materiales diferentes. Sin embargo, los sellantes disponibles comercialmente tales como los ejemplificados por el producto PR-2200 no se suministran como una composición preformada.

De acuerdo con ello, es deseable además proporcionar un procedimiento para el sellamiento de puertas de acceso que proporcione un apantallamiento contra EMI/FMI eficaz y que cause corrosión mínima a superficies conductoras en los ambientes encontrados en las aplicaciones de aviación y aeroespaciales, que no requiera protección, que reduzca el rebordeado y/o no sea costoso en trabajo y tiempo como lo es el procedimiento de extrusión convencional para el sellamiento de puertas de acceso.

Sumario

La presente invención se refiere a composiciones preformadas de acuerdo con la reivindicación 1 y se describen procedimientos de sellamiento de una abertura para proporcionar apantallamiento contra EMI/FMI eficaz, que comprenden la aplicación de dicha composición preformada en forma conformada a una superficie asociada con una abertura; y el curado de la composición de la composición preformada para sellar la abertura y proporcionar apantallamiento contra EMI/FMI eficaz.

En la descripción que sigue, se establecen realizaciones adicionales de la descripción, o pueden aprenderse mediante la práctica de las realizaciones de la presente descripción.

Descripción de diversas realizaciones

En ciertas realizaciones de la presente descripción, las composiciones preformadas en forma conformada adecuada para el sellamiento de aberturas, por ejemplo, aberturas alargadas en o sobre el cuerpo de un avión, comprenden al menos un polímero que contiene azufre, y al menos una carga eléctricamente conductora. El término "preformada" se refiere a una composición que puede prepararse en una forma particular para facilidad de envasado, almacenamiento, y/o aplicación. Una composición que está preformada puede reformarse en cualquier otra forma, o bien de manera intencionada, o bien como resultado del envío y/o manipulación. El término "forma conformada" se refiere a una configuración tal que el espesor de la composición preformada es substancialmente menor que la dimensión lateral e incluye cintas, láminas, y formas recortadas o juntas. La "forma conformada" puede estar, por ejemplo, en la forma de una cinta en el sentido de una forma estrecha, tira, o banda que puede ser almacenada como un rollo, bobina, o tira. Una "forma preformada" puede estar también cortada en matriz a las dimensiones de una abertura a sellar.

El término "sellante", "sellamiento" o "sello" tal como se usa aquí, se refiere a composiciones que tienen la capacidad de resistir condiciones atmosféricas tales como humedad y temperatura y al menos parcialmente bloquear la transmisión de materiales tales como agua, combustible, y otros líquidos y gases. Los sellantes tienen frecuentemente propiedades adhesivas, pero no son simplemente adhesivos que no tienen las propiedades bloqueantes de un sellante. El término "abertura alargada" tal como se usa aquí, se refiere a una abertura en la cual la longitud el al menos tres veces la anchura.

Las composiciones sellantes preformadas de la presente descripción pueden prepararse mediante la mezcla de una composición base eléctricamente conductora, y una composición de agente de curado. Una composición base y una composición de agente de curado pueden prepararse por separado, mezclarse para formar una composición sellante, y preformarse a una forma particular. Una composición base conductora puede comprender, por ejemplo, al menos un polímero que contiene azufre, al menos un plastificante, al menos un promotor de la adherencia, al menos un inhibidor de la corrosión, al menos una carga eléctricamente no conductora, al menos una carga eléctricamente conductora, y al menos un promotor de la adherencia. Una composición de agente de curado puede comprender, por ejemplo, al menos un agente de curado, al menos un plastificante, al menos una carga eléctricamente no conductora, y al menos un acelerador del curado. En ciertas realizaciones, se mezclan 5 hasta 20 partes en peso de una composición de agente de curado con 100 partes en peso de una composición base, y en ciertas realizaciones, se mezclan 8 hasta 16 partes en peso de una composición de agente de curado con 100 partes en peso de una composición base para formar una composición sellante eléctricamente conductora.

En ciertas realizaciones, se prefieren las composiciones curables de dos componentes a las composiciones curables de un solo componente, debido a que las composiciones de dos componentes proporcionan la mejor reología para aplicación y muestran propiedades físicas y químicas deseables en la composición curada resultante. Tal como se usa aquí, los dos componentes se refieren como a la composición base, y a la composición de agente de curado. En ciertas realizaciones, la composición base puede comprender polímeros de polisulfuro, polímeros de politioéter, agentes oxidantes, aditivos, carga, plastificantes, disolventes orgánicos, promotores de la adherencia, inhibidores de la corrosión, y combinaciones de los mismos. En ciertas realizaciones, la composición de agente de curado puede comprender agentes de curado, aceleradores de curado, retardantes del curado, plastificantes, aditivos, cargas, y combinaciones de los mismos.

En ciertas realizaciones, los polímeros que contienen azufre útiles en la práctica de la presente invención incluyen polímeros de polisulfuro que contienen grupos sulfuro múltiples, es decir, -S-, en la cadena principal del polímero y/o en las posiciones terminales o pendientes sobre la cadena del polímero. Dichos polímeros están descritos en la Patente de EE.UU. No. 2.446.963, en la que los polímeros descritos tienen enlaces -S-S- múltiples en la cadena principal del polímero. Otros polímeros de polisulfuro útiles son aquellos en los que el enlace polisulfuro está reemplazado con un enlace politioéter, es decir,

- [ - CH_{2} - CH_{2} - S - CH_{2} - CH_{2} - ]_{n} -

en la que n puede ser un número entero que varía desde 8 hasta 200 tal como se describe en la Patente de EE.UU. No. 4.366.307. Los polímeros de polisulfuro pueden terminarse con grupos no reactivos tal como alquilo, aunque en ciertas realizaciones, los polímeros de polisulfuro contienen grupos reactivos en las posiciones terminales o pendientes. Los grupos reactivos típicos son tiol, hidroxilo, amino, y vinilo. Dichos polímeros de polisulfuro están descritos en la Patente de EE.UU. No 2.466.963, la Patente de EE.UU. No. 4.366.307 anteriormente mencionadas, y la Patente de EE.UU. No. 6.372.849, cada una de las cuales se incorpora aquí como referencia. Dichos polímeros de polisulfuro pueden curarse con agentes de curado que son reactivos con los grupos reactivos del polímero de polisulfuro.

Los polímeros que contienen azufre de la presente descripción pueden tener pesos moleculares promedio en número que varían desde 500 hasta 8.000 gramos por mol, y en ciertas realizaciones, desde 1.000 hasta 5.000 gramos por mol, determinados mediante cromatografía de permeabilidad de gel usando un patrón de poliestireno. Para polímeros que contienen azufre que contienen grupos funcionales reactivos, los polímeros que contienen azufre pueden tener funcionalidades promedio que varían desde 2,05 hasta 3,0, y en ciertas realizaciones varían desde 2,1 hasta 2,6. Puede lograrse una funcionalidad promedio específica mediante la selección adecuada de los componentes reactivos. Los ejemplos de polímeros que contienen azufre incluyen los disponibles de PRC-DeSoto International, Inc. bajo la marca comercial PERMAPOL, específicamente, PERMAPOL P-3.1 o PERMAPOL P-3, y de Akros Chemicals, tal como THIOPLAST G4.

Un polímero que contiene azufre puede estar presente en la composición base conductora en una cantidad que varía desde 10% hasta 40% en peso del peso total de la composición base conductora, y en ciertas realizaciones puede variar desde 20% hasta 30% en peso. En ciertas realizaciones, en las que un polímero que contiene azufre comprende una combinación de un polímero de polisulfuro y polímero de politioéter, la cantidad de polímero de polisulfuro y de polímero de politioéter puede ser similar. Por ejemplo, la cantidad de polímero de polisulfuro y la cantidad polímero de politioéter en una composición base puede variar desde 10% en peso hasta 15% en peso del peso total de la composición base conductora.

Las composiciones preformadas de la presente descripción comprenden al menos un agente de curado para el curado del al menos un polímero que contiene azufre. El término "agente de curado" se refiere a cualquier material que pueda agregarse a un polímero que contiene azufre para acelerar el curado o gelificación del polímero que contiene azufre. Los agentes de curado son también conocidos como aceleradores, catalizadores o pastas de curado. En ciertas realizaciones, el agente de curado es reactivo a una temperatura que varía desde 10°C hasta 80°C. El término "reactivo" significa capaz de reacción química e incluye cualquier nivel de reacción desde reacción parcial hasta completa de un reactante. En ciertas realizaciones, un agente de curado es reactivo cuando proporciona la reticulación o gelificación de un polímero que contienen azufre.

En ciertas realizaciones, las composiciones preformadas comprenden al menos un agente de curado que contiene agentes oxidantes capaces de oxidar los grupos mercaptano terminales del polímero que contiene azufre para formar enlaces disulfuro. Los agentes oxidante útiles incluyen, por ejemplo, dióxido de plomo, dióxido de manganeso, dióxido cálcico, perborato sódico monohidrato, peróxido cálcico, peróxido de cinc, y dicromato. La cantidad de agente de curado en una composición de agente de curado puede variar desde 25% en peso hasta 75% en peso del peso total de la composición de agente de curado. Igualmente, pueden incluirse aditivos tales como estearato sódico para mejorar la estabilidad del acelerador. Por ejemplo, una composición de agente de curado puede comprender una cantidad de acelerador de curado que varía desde 0,1% hasta 1,5% en peso en base al peso total de la composición de agente de curado.

En ciertas realizaciones, las composiciones preferidas de la presente descripción pueden comprender al menos un agente de curado que contiene al menos un grupo funcional reactivo que es reactivo con grupos funcionales unidos al polímero que contiene azufre. Los agentes de curado útiles que contienen al menos un grupo funcional reactivo que es reactivo con grupos funcionales unidos al polímero que contiene azufre incluyen politioles, tales como politioéteres, para el curado de polímeros con terminación vinilo; polisocianatos tales como diisocianato de isoforona, diisocianato de hexametileno, y mezclas y derivados isocianuratos de los mismos para el curado de polímeros con terminación tiol, hidroxilo y amino; y, poliepóxidos para el curado de polímeros con terminación amina y tiol. Los ejemplos de poliepóxidos incluyen diepóxido de hidantoína, epóxidos de Bisfenol-A, epóxidos de Bisfenol-F, epóxidos tipo Novolaca, poliepóxidos alifáticos, y resinas insaturadas epoxidadas, y resinas fenólicas. El término "poliepóxido" se refiere a un material que tiene un equivalente 1,2-epoxi mayor de uno e incluye monómeros, oligómeros, y polímeros.

Una composición sellante preformada puede comprender al menos un compuesto para modificar la velocidad de curado. Por ejemplo, los acelerantes de curado tales como mezcla de dipentametileno/tiuram/polisulfuro pueden incluirse en una composición sellante para acelerar la velocidad de curado, y/o al menos puede agregarse un retardante de curado tal como ácido esteárico para retardar la velocidad de curado y, de esta forma, ampliar la vida de trabajo de una composición sellante durante la aplicación. En ciertas aplicaciones, una composición de agente de curado puede comprender una cantidad de acelerante que varía desde 1% hasta 7% en peso, y/o una cantidad de retardante de curado que varía desde 0,1% hasta 1% en peso, en base al peso total de la composición del agente de curado. Para controlar las propiedades de curado de las composiciones sellantes, puede ser útil incluir al menos un material capaz de eliminar al menos parcialmente la humedad de la composición sellante tal como polvo de tamiz molecular. En ciertas realizaciones, una composición de agente de curado puede comprender una cantidad de material capaz de eliminar al menos parcialmente la humedad que varía desde 0,1% hasta 1,5% en peso, en base al peso total de la composición del agente de curado.

En ciertas realizaciones, las composiciones preformadas de la presente invención pueden comprender cargas. Tal como se usa aquí, "carga" se refiere a un componente no reactivo en la composición preformada que proporciona una propiedad deseada, tal como, por ejemplo, conductividad eléctrica, densidad, viscosidad, resistencia mecánica, apantallamiento contra EMI/RFI eficaz, y similares.

Los ejemplos de cargas no eléctricamente conductoras incluyen materiales tales como, pero sin limitarse a ellos, carbonato cálcico, mica, poliamida, sílice ahumada, polvo de tamiz molecular, microesferas, dióxido de titanio, yesos, negros alcalinos, celulosa, sulfuro de cinc, espato pesado, óxidos alcalinotérreos, hidróxidos alcalinotérreos, y similares. Igualmente, las cargas incluyen materiales con intervalo de banda alta tales como sulfuro de cinc y compuestos de bario inorgánicos. En ciertas realizaciones, una composición base eléctricamente conductora puede comprender una cantidad de carga no eléctricamente conductora que varía desde 2% hasta 10% en peso, en base al peso total de la composición base, y en ciertas realizaciones, puede variar desde 3% hasta 7% en peso. En ciertas realizaciones, una composición de agente de curado puede comprender una cantidad de carga no eléctricamente conductora que varía desde menos de 6 por ciento en peso, y en ciertas realizaciones que varía desde 0,5% hasta 4% en peso, en base al peso total de la composición del agente de curado.

Las cargas usadas para impartir conductividad eléctrica y apantallamiento contra EMI/RFI eficaz a composiciones de polímeros son bien conocidas en la técnica. Los ejemplos de cargas eléctricamente conductoras incluyen cargas a base de metal noble eléctricamente conductor tales como plata pura, metales nobles recubiertos con metales nobles tal como oro plateado; metales no nobles recubiertos con metal noble tal como cobre, níquel o aluminio plateado, por ejemplo partículas de núcleo de aluminio plateado o partículas de cobre recubiertas con platino; vidrio, plástico o materiales cerámicos recubierto con metal noble tales como microesferas de vidrio plateadas, microesferas de aluminio recubiertas con metal noble o de plástico recubierto con metal noble; mica recubierta de metal noble; y otras de dichas cargas conductoras de metal noble. Igualmente, pueden usarse materiales a base de metal no noble e incluyen, por ejemplo, metales no nobles recubiertos con metales no nobles tales como partículas de hierro recubiertas con cobre o cobre niquelado; metales no nobles, por ejemplo, cobre, aluminio, níquel, cobalto; no metales recubiertos con metales no nobles, por ejemplo, grafito niquelado y materiales no metales tales como negro de humo y grafito. Igualmente, pueden usarse combinaciones de cargas eléctricamente conductoras para cumplir la conductividad deseada, el apantallamiento contra EMI/RFI eficaz, dureza, y otras propiedades adecuadas para una aplicación particular.

La forma y tamaño de las cargas eléctricamente conductoras usadas en las composiciones preformadas de la presente descripción pueden ser de cualquier forma y tamaño apropiado para impartir apantallamiento contra EMI/RFI eficaz a la composición preformada curada. Por ejemplo, las cargas pueden ser de cualquier forma que generalmente se usa en la fabricación de cargas eléctricamente conductoras, incluyendo esférica, copo, plaqueta, partícula, polvo, irregular, fibra, y similares. En ciertas composiciones sellantes preformadas de la descripción, una composición base puede comprender grafito recubierto con Ni en forma de una partícula, polvo o copo. En ciertas realizaciones, la cantidad de grafito recubierto con Ni en una composición base puede variar desde 40% hasta 80% en peso, y en ciertas realizaciones puede variar desde 50% hasta 70% en peso, en base al peso total de la composición base. En ciertas realizaciones, una carga eléctricamente conductora puede comprender fibra de Ni. La fibra de Ni puede tener un diámetro que varía desde 10 \mum hasta 50 \mum y tener una longitud que varía desde 250 \mum hasta 750 \mum. Una composición base puede comprender, por ejemplo, una cantidad de fibra de Ni que varía desde 2% hasta 10% en peso, y en ciertas realizaciones, desde 4% hasta 8% en peso, en base al peso total de la composición base.

Las fibras de carbono, en particular las fibras de carbono grafitadas, pueden igualmente usarse para impartir conductividad eléctrica a composiciones preformadas de la presente descripción. Las fibras de carbono formadas mediante procedimientos de pirolisis en fase vapor y grafitadas mediante tratamiento térmico y las cuales son huecas o macizas con un diámetro de fibra que varía desde 0,1 micrómetros hasta varios micrómetros, tienen alta conductividad eléctrica. Tal como se describe en la Patente de EE.UU. No. 6.184.280, las microfibras de carbono, nanotubos o fibrillas de carbono que tienen un diámetro exterior menor de 0,1 micrómetros hasta decenas de nanómetros pueden usarse como cargas eléctricamente conductoras. Un ejemplo de fibra de carbono grafitada adecuada para composiciones preformadas conductoras de la presente descripción incluyen PANEX 30MF (Zoltek Companies, Inc., St. Louis, Mo.), una fibra redonda de 0,921 micrómetros de diámetro que tiene una resistividad eléctrica de 0,00055 \Omega-cm.

El tamaño de partícula promedio de una carga eléctricamente conductora puede estar dentro de un intervalo útil para impartir conductividad eléctrica a una composición a base de polímero. Por ejemplo, en ciertas realizaciones, el tamaño de partícula de una o más cargas puede variar desde 0,25 micrómetros hasta 250 micrómetros, en ciertas realizaciones puede variar desde 0,25 micrómetros hasta 75 micrómetros, y en ciertas realizaciones puede variar desde 0,25 micrómetros hasta 60 micrómetros. En ciertas realizaciones, la composición preformada de la presente descripción puede comprender Ketjen Black EC-600 JD (Akzo Nobel, Inc., Chicago, IL.), un negro de humo eléctricamente conductor caracterizado por una absorción de yodo de 1000-11500 mg/g (procedimiento de ensayo JO/84-5), y un volumen de poro de 480-510 cm^{3}/100 g (absorción DBP, KTM 81-3504). En ciertas realizaciones, una carga de negro de humo eléctricamente conductora es Black Pearls 2000 (Cabot Corporation, Boston, MA).

En ciertas realizaciones, pueden usarse polímeros eléctricamente conductores para impartir o modificar la conductividad eléctrica de composiciones preformadas de la presente descripción. Los polímeros que tienen átomos de azufre incorporados dentro de grupos aromáticos o adyacentes a dobles enlaces, tal como en sulfuro de polfenileno, y politiofeno, son conocidos por ser eléctricamente conductores. Otros polímeros eléctricamente conductores incluyen, por ejemplo, polipirroles, polianilina, poli(p-fenileno) vinileno, y poliacetileno. En ciertas realizaciones, los polímeros que contienen azufre que forman una composición base pueden ser polisulfuros y/o politioéteres. Como tales, los polímeros que contienen azufre pueden comprender grupos de azufre aromáticos y átomos de azufre adyacentes a dobles enlaces conjugados tales como grupos vinilciclohexeno-dimercaptodioxaoctano, para potenciar la conductividad eléctrica de las composiciones preformadas de la presente descripción.

Las composiciones sellantes preformadas de la presente descripción pueden comprender más de una carga eléctricamente conductora, y la más de una carga eléctricamente conductora puede ser del mismo o de diferentes materiales y/o formas. Por ejemplo, una composición sellante preformada puede comprender fibras de Ni eléctricamente conductoras, y grafito recubierto con Ni eléctricamente conductor en la forma de polvo, partículas o copos. La cantidad y tipo de la carga eléctricamente conductora puede seleccionarse con el fin de producir una composición sellante preformada que, una vez curada, muestre una resistencia de lámina (resistencia de cuatro puntos) menor de 0,50 \Omega/ , y en ciertas realizaciones, una resistencia de lámina menor de 0,15 \Omega/ . La cantidad y tipo de carga puede seleccionarse igualmente con el fin de proporcionar apantallamiento contra EMI/RFI eficaz dentro de un intervalo de frecuencia de desde 1 MHz hasta 18 GHz para una abertura sellada usando una composición sellante preformada de la presente descripción.

La corrosión galvánica de superficies metálicas diferentes y las composiciones conductoras de la presente descripción pueden minimizarse o prevenirse mediante la adición de inhibidores de la corrosión a las composiciones, y/o mediante la selección de cargas conductoras apropiadas. En ciertas realizaciones, los inhibidores de la corrosión incluyen cromato de estroncio, cromato cálcico, cromato magnésico, y combinaciones de los mismos. La Patente de EE.UU. No. 5.248.888 y la Patente de EE.UU. No. 5.270.364 describen el uso de triazoles aromáticos para inhibir la corrosión de superficies de aluminio y acero. En ciertas realizaciones, puede usarse un depurador de oxígeno de sacrificio tal como Zn como un inhibidor de la corrosión. En ciertas realizaciones, el inhibidor de la corrosión puede comprender menos del 10% en peso del peso total de la composición preformada eléctricamente conductora. En ciertas realizaciones, el inhibidor de la corrosión puede comprender una cantidad que varía desde 2% en peso hasta 8% en peso del peso total de la composición preformada eléctricamente conductora. La corrosión entre superficies metálicas diferentes puede igualmente minimizarse o prevenirse mediante la selección del tipo, cantidad, y propiedades de las cargas conductoras que comprenden la composición preformada.

En ciertas realizaciones, las composiciones preformadas de la presente descripción comprenden plastificantes tales como ésteres de ftalato, parafinas cloradas, terfenilos hidrogenados, terfenilos parcialmente hidrogenados, y similares. Una composición preformada puede comprender más de un plastificante. La cantidad de plastificante en la composición base puede variar desde 0,1% hasta 5% en peso en base al peso total de la composición base, yen ciertas realizaciones, puede variar desde 0,5% hasta 3% en peso. La cantidad de plastificante en la composición de agente de curado puede variar desde 20% hasta 60% en peso del peso total de la composición de agente de curado, y en ciertas realizaciones, puede variar desde 30% hasta 40% en peso.

En ciertas realizaciones, las composiciones preformadas pueden comprender además un disolvente orgánico, tal como una cetona o un alcohol, por ejemplo metil etil cetona, y alcohol isopropílico, o una combinación de los
mismos.

En ciertas realizaciones, las composiciones preformadas de la presente descripción comprenden promotores de la adherencia tales como, por ejemplo, resina fenólica, promotor de la adherencia de silano, y combinaciones de los mismos. Los promotores de la adherencia pueden facilitar la adherencia de los componentes polímeros de la composición sellante preformada a un substrato, así como a las cargas eléctricamente no conductoras y eléctricamente conductoras en la composición sellante. En ciertas realizaciones, una composición base conductora puede comprender desde 0,15% hasta 1,5% en peso de un promotor de la adherencia fenólico, desde 0,05% hasta 0,2% en peso de un promotor de la adherencia mercapto-silano y desde 0,05% hasta 0,2% en peso de un promotor de la adherencia epoxi-silano. La cantidad total de promotor de la adherencia en la composición base puede variar desde 0,5% hasta 7% en peso, en base al peso total de la composición base.

En ciertas realizaciones, puede prepararse una composición base mediante el mezclado en forma discontinua de al menos un polímero que contiene azufre, aditivos, y/o cargas en un mezclado planetario doble bajo vacío. Otro equipo de mezclado adecuado incluye un extrusor amasador, un mezclador sigma, o un mezclador de brazo en "A" doble. Por ejemplo, puede prepararse una composición base mezclando al menos un polímero que contiene azufre, plastificante, y promotor de la adherencia fenólico. Después de haber mezclado intensamente la mezcla, pueden agregarse por separado constituyentes adicionales y mezclarse usando una cuchilla de molido de alto cizallamiento, tal como una cuchilla Cowless, hasta homogenización. Los ejemplos de constituyentes adicionales que pueden agregarse a una composición base incluyen inhibidores de la corrosión, cargas no conductoras, fibra eléctricamente conductora, copo eléctricamente conductor, y promotores de la adhesión de silano. A continuación, la mezcla puede mezclarse durante un período de tiempo adicional de 15 hasta 20 minutos bajo un vacío de 685,8 mm de mercurio o superior para reducir o eliminar el aire y/o gases retenidos. A continuación, la composición base puede extruirse a partir del mezclador usando un cabezal de pistón de alta presión.

Puede prepararse una composición de agente de curado mediante la mezcla de forma discontinua de un agente de curado, aditivos, y cargas. En ciertas realizaciones, el 75% del plastificante total tal como terfenilo parcialmente hidrogenado y un acelerante tal como una mezcla de dipentametileno/tiuram/polisulfuro se mezclan en un mezclador de tipo ancla de un solo eje. A continuación, se agrega polvo de tamiz molecular y se mezcla durante 2 a 3 minutos. A continuación, se mezcla cincuenta por ciento del dióxido de manganeso total hasta homogenización. A continuación, se mezclan ácido esteárico, estearato sódico, y el resto del plastificante hasta homogenización seguido del 50% restante de dióxido de manganeso que se está mezclando hasta homogenización. A continuación, se mezcla la sílice ahumada hasta homogenización. Si la mezcla es demasiado espesa puede agregarse un tensioactivo para incrementar la humectación. A continuación, se mezcla la composición de agente de curado durante 2 a 3 minutos, se pasa sobre un molino de pintura de tres rodillos para lograr un molido, y se devuelve al mezclador de tipo ancla de un solo eje y se mezcla durante un tiempo adicional de 5 a 10 minutos. A continuación, puede separarse la composición de agente de curado del mezclador con un cabezal de pistón e introducirse dentro de contenedores de almacenamiento y envejecerse al menos 5 días antes de combinarle con una composición base.

Una composición base y una composición de agente de curado se mezclan conjuntamente para formar una composición sellante preformada. Una composición base y una composición de agente de curado pueden combinarse en la relación deseada usando equipos de mezcla con medidores provistos con un cabezal mezclador dinámico. La presión procedente del equipo de mezcla medidor fuerza a las composiciones de base y de agente de curado a pasar a través del cabezal de mezcla dinámico y una matriz de extrusión. En ciertas realizaciones, una composición preformada se extruye en una forma laminar tal como una cinta u hoja. Una composición preformada en forma de hoja puede cortarse en cualquier forma deseada tal como la definida por las dimensiones de una abertura a sellar. En ciertas realizaciones, la forma conformada puede enrollarse, con papel antiadhesivo separando cada anillo con fines de empaquetado. La forma preformada puede refrigerarse colocando la forma preformada sobre un lecho de hielo seco y colocando otra capa de hielo seco sobre la forma conformada. La forma conformada puede refrigerarse inmediatamente después del mezclado de la composición base y la composición del agente de curado. La forma conformada puede permanecer expuesta al hielo seco durante 5 a 15 minutos y, a continuación, fijarse a una temperatura de almacenamiento de -40°C o menor. El término "refrigerada" se refiere a la reducción de la temperatura de la composición preformada con el fin de retardar y/o parar el curado de la composición preformada. En ciertas realizaciones, la composición preformada en forma conformada se refrigera por debajo de -40°C.

Para el sellamiento de una abertura, la temperatura de la composición preformada se eleva hasta una temperatura de uso que varía desde 4°C hasta 32°C antes de la aplicación de una o más superficies asociadas con la abertura. Esto se realiza de manera tal que la composición preformada alcance la temperatura de uso no más de 10 minutos antes de la aplicación.

En ciertas realizaciones, la composición preformada en forma conformada puede usarse para sellar una abertura entre un panel de acceso separable y una superficie adyacente al perímetro de una abertura en un fuselaje de avión. En primer lugar, el promotor de la adherencia se aplica a brocha sobre el perímetro de la abertura del panel de acceso después que la superficie se ha limpiado con un disolvente de limpieza tal como DESOCLEAN (PRC-DeSoto International, Inc.). A continuación, la superficie del panel de acceso se limpia y recubre con un agente antiadhesivo antes de la aplicación de la composición preformada. La composición preformada en forma conformada se aplica manualmente a la superficie adyacente al perímetro de la abertura del panel de acceso, a la superficie adyacente al perímetro del panel de acceso, o a ambas. A continuación, el panel de acceso se posiciona contra la superficie adyacente a la abertura y se sujeta para forzar el exceso de composición preformada alrededor de los bordes del panel de acceso. El exceso de composición preformada se elimina fácilmente usando, por ejemplo, una superficie plana. El exceso de composición preformada puede eliminarse o bien antes del curado o bien después de que la composición preformada se ha curado, y preferiblemente después de que la composición preformada ha curado.

La integridad, resistencia a la humedad, y resistencia a combustibles del sello resultante de la aplicación de las composiciones preformadas de la presente descripción puede evaluarse realizando los ensayos identificados en la normativa MMS 327. Un sello aceptable será estanco y resistente a la humedad y al combustible de aviación.

Es de señalar que, tal como se usa en esta memoria descriptiva y en las reivindicaciones adjuntas, las formas singulares "un", "uno", y "el" incluyen referentes en plural salvo que expresa y inequívocamente esté limitada a un referente. Así, por ejemplo, la referencia a "una carga" incluye una o más cargas. Igualmente, es de señalar que, tal como se usa aquí, el término "polímero" se refiere a polímeros, oligómeros, homopolímeros, y copolímeros.

Para los fines de esta memoria descriptiva y de las reivindicaciones adjuntas, salvo que se indique lo contrario, todos los números que expresan cantidades de ingredientes o porcentajes o proporciones de otros materiales, condiciones de reacción, etc., usados en la memoria descriptiva y reivindicaciones han de entenderse como modificados en todos los caso por el término "aproximadamente". De acuerdo con ello, salvo que se indique lo contrario, los parámetros numéricos establecidos en la memoria descriptiva siguiente y en las reivindicaciones adjuntas son aproximaciones que pueden variar dependiendo de las propiedades deseadas que se buscan obtener mediante la presente descripción.

Las realizaciones de la presente descripción pueden definirse además con referencia a los ejemplos siguientes, los cuales describen en detalle la preparación de composiciones de la presente invención y procedimientos para el uso de composiciones de la presente descripción. Resultará evidente para los expertos en la técnica que pueden practicarse modificaciones, tanto de materiales como de procedimientos, sin apartarse del alcance de la presente descripción.

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Ejemplo 1

El Ejemplo 1 proporciona una composición preformada eléctricamente conductora en forma conformada que muestra apantallamiento contra EMI/RFI eficaz. Los materiales siguientes se mezclaron en las proporciones de acuerdo con la Tabla I para proporcionar una composición base eléctricamente conductora: polímero de politioéter PERMAPOL P 3.1 de PRC-DeSoto International, Inc., polímero de polisulfuro THIOPLAST G4 de Akcros Chemicals (New Brunswick, NJ), promotor de la adherencia de resina fenólica de PRC- DeSoto International, Inc., y plastificante de polifenilo modificado HB-40 de Solutia, Inc. (St. Louis, Missouri). Usando una cuchilla de molido de alto cizallamiento (cuchilla Cowles), se agregaron individualmente los materiales siguientes y se mezclaron hasta homogeneización: inhibidor de la corrosión de cromato cálcico (Wayne Pigment Corp., Milkwaukee, WI), sílice ahumada hidrófoba (R202, de Aerosil/Degussa, Diamond Bar CA), fibre de Ni (30 pm de diámetro, 500 pm de longitud; de Intramicron, Birmingham, AL), grafito recubierto con Ni (I) (grafito recubierto con Ni al 60%; de Novamet, Wyckoff, NJ), grafito recubierto con Ni (II) (grafito recubierto con Ni al 60%, de Sulzer Metco/Ambeon, Suiza), promotor de la adherencia de mercapto silano (Silane A189; GE Specialty Materials, Wilton, CN), y promotor de la adherencia de epoxi silano (Silane A187; GE Specialty Materials, Wilton, CN).

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(Tabla pasa a página siguiente)

TABLA I Composición base eléctricamente conductora

1

Por separado, se mezclaron los materiales siguientes en las cantidades de acuerdo con la Tabla II para formar una composición de agente de curado: dióxido de manganeso de EaglePicher (Phoenix, AZ), terfenilo parcialmente hidrogenado, ácido esteárico, sílice ahumada, estearato sódico de Witco Chemicals, polvo de tamiza molecular para eliminar el exceso de humedad del agente de curado, y mezcla de dipentametileno/tiuram/polisulfuro de Akrochem Corporation (Akron, OH) para acelerar el curado. La composición de agente de curado se dejó reposar o envejecer al menos 5 días antes de combinarla con la composición base.

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TABLA II Composición de agente de curado

2

Cien partes en peso de la composición base eléctricamente conductora de acuerdo con la Tabla I, y 10 partes en peso de la composición de agente de curado de la Tabla II, se combinaron para preparar la composición preformada eléctricamente conductora. Después de mezclado intenso y desgasificación, la composición preformada eléctricamente conductora así formada se extruyó en forma de una cinta y se refrigeró a -40°C.

La superficie adyacente al perímetro de un panel de acceso de avión se recubrió primeramente con imprimador epoxi VOC bajo de acuerdo con la normativa MMS-423 y se curó. A continuación, la superficie se limpió y se recubrió con promotores de la adherencia PR-148 o PR-184 de PRC-DeSoto International, Inc. El panel de acceso estaba hecho de aleación de titanio conforme a AMS-T-9046. Después de que la composición preformada eléctricamente conductora refrigerada se equilibró a la temperatura de uso, 4°C hasta 32°C, la composición preformada eléctricamente conductora en forma de cinta se aplicó manualmente a la superficie adyacente al perímetro del panel de acceso. El panel de acceso se clocó en su sitio para cubrir la abertura de acceso y se sujetó, forzando el exceso de composición preformada eléctricamente conductora alrededor de los bordes del panel de acceso a rellenar la abertura. El exceso de composición preformada eléctricamente conductora se eliminó fácilmente. Después de 3 a 4 horas a una temperatura de 4°C hasta 32°C, se obtuvo un sello estanco, resistente a la humedad y al combustible de aviación.

El sellante curado mostró una resistencia de lámina (sonda de cuatro puntos) menor de 0,50 \Omega/ . Los sellos de las aberturas entre un dispositivo de ensayo de aluminio y una cubierta de carbono/epoxi mostraron apantallamiento eficaz desde 1 MHz hasta 200 MHz cuando se ensayó en una cámara anecoica. De manera similar, las aberturas selladas mostraron igualmente apantallamiento eficaz desde 0,1 GHz hasta 18 GHz cuando se ensayaron en una cámara en modo agitado.

Otras realizaciones de la presente descripción resultarán obvias a los expertos en la técnica a partir de la consideración de la memoria descriptiva y la práctica de la invención aquí descrita. Se da por supuesto que la memoria descriptiva y los ejemplos se consideran únicamente a modo de ejemplo, estando el verdadero alcance y espíritu de la presente descripción indicado en las reivindicaciones siguientes.

Claims (24)

1. Una composición preformada en forma conformada que comprende: una composición base que comprende:

- un polímero de polisulfuro y un polímero de poliéter, en el que la combinación del polímero de polisulfuro y el polímero de poliéter está presente en una cantidad que varía desde 10% en peso hasta 50% en peso del peso total de la composición base;

- al menos una carga eléctricamente conductora presente una cantidad que varía desde 40% hasta 80% en peso del peso total de la composición base; y una composición de agente de curado.

2. La composición preformada de la reivindicación 1, en la que la composición preformada comprende 5 partes hasta 20 partes en peso de la composición del agente de curado, y 100 partes en peso de la composición base.

3. La composición preformada de la reivindicación 1, en la que al menos un polímero que contiene azufre está seleccionado entre un polímero de polisulfuro, un polímero terminado en mercapto, y una combinación de un polímero de polisulfuro y un polímero terminado en mercapto.

4. La composición preformada de la reivindicación 1, en la que al menos una carga eléctricamente conductora comprende fibra de Ni, y grafito recubierto con Ni.

5. La composición preformada de la reivindicación 4, en la que la fibra de Ni está presente en una cantidad que varía desde 4% hasta 8% en peso del peso total de la composición base, y el grafito recubierto con Ni está presente en una cantidad que varía desde 50% hasta 70% en peso del peso total de la composición base.

6. La composición preformada de la reivindicación 1, que comprende además al menos un inhibidor de la corrosión.

7. La composición preformada de la reivindicación 6, en la que al menos un inhibidor de la corrosión inhibe la corrosión galvánica.

8. La composición preformada de la reivindicación 6, en la que al menos un inhibidor de la corrosión comprende cromato cálcico.

9. La composición preformada de la reivindicación 6, en la que al menos un inhibidor de la corrosión está presente en una cantidad que varía desde 3% en peso hasta 7% en peso del peso total de la composición base.

10. La composición preformada de la reivindicación 1, que comprende además al menos un promotor de la adherencia.

11. La composición preformada de la reivindicación 10, en la que al menos un promotor de la adherencia comprende un promotor de la adherencia fenólico, un promotor de la adherencia mercapto-silano, y un promotor de la adherencia epoxi-silano.

12. La composición preformada de la reivindicación 10, en la que al menos un promotor de la adherencia está presente en una cantidad que varía desde 1% en peso hasta 6% en peso del peso total de la composición base.

13. La composición preformada de la reivindicación 1, en la que la composición preformada es curable a una temperatura que varía desde 10°C hasta 30°C.

14. La composición preformada de la reivindicación 1, en la que la composición preformada se refrigera antes de la aplicación.

15. La composición preformada de la reivindicación 1, en la que la composición preformada curada muestra una resistividad superficial menor de 0,50 \Omega/\Box.

16. La composición preformada de la reivindicación 1, en la que la composición de agente de curado comprende un agente de curado de dióxido de manganeso.

17. La composición preformada de la reivindicación 16, en la que el dióxido de manganeso está presente en la composición de agente de curado una cantidad que varía desde 25% hasta 75% en peso del peso total de la composición de agente de curado.

18. Un procedimiento de sellamiento de una abertura para proporcionar apantallamiento contra EMI/RFI eficaz, que comprende la aplicación de una composición preformada de acuerdo con la reivindicación 1 en forma conformada que comprende al menos un polímero que contiene azufre, y al menos una carga eléctricamente conductora a una superficie asociada con una abertura para sellar la abertura y proporcionar apantallamiento contra EMI/RFI eficaz.

19. El procedimiento de la reivindicación 18, en el que la superficie es una superficie de un panel separable.

20. El procedimiento de la reivindicación 18, en el que la superficie es una superficie adyacente a una abertura.

21. El procedimiento de la reivindicación 18, en el que la abertura es sobre un vehículo de aviación o aeroespacial.

22. El procedimiento de la reivindicación 18, que comprende además la aplicación de un promotor de la adherencia a al menos una superficie asociada con la abertura antes de la aplicación de la composición preformada.

23. El procedimiento de la reivindicación 18, que comprende además la aplicación de un agente antiadhesivo a al menos una superficie asociada con la abertura antes de la aplicación de la composición preformada.

24. El procedimiento de la reivindicación 18, en el que la abertura sellada muestra apantallamiento eficaz desde 1 MHz hasta 18 GHz.