ES2978988T3 - Composiciones curables anaeróbicamente - Google Patents

Abstract

Composiciones curables anaeróbicamente Una composición curable anaeróbicamente que comprende un componente curable anaeróbicamente que es una combinación de un componente de resina sólida y un monómero curable anaeróbicamente sólido. Se incluye un componente de curado para curar el componente curable anaeróbicamente. La composición es sólida y tiene un punto de fusión en el intervalo de 30 °C a 100 °C. La composición es seca al tacto y se puede utilizar para formar artículos manufacturados tales como una cinta, un filamento alargado, una junta, un parche. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Composiciones curables anaeróbicamente

Campo

La presente invención, como está definida en las reivindicaciones anexas, se refiere a una composición curable anaeróbicamente que puede ser aplicada previamente a un artículo, por ejemplo, en la forma de un recubrimiento inmóvil, sustancialmente no pegajoso. El artículo puede de este modo ser manipulado, empacado, transportado y almacenado de manera conveniente durante un periodo extendido del tiempo, después del cual puede causarse que el recubrimiento (o una parte del mismo) cure en un momento seleccionado.

Es de interés una composición que pueda ser aplicada previamente a un artículo en la forma de un recubrimiento inmóvil, sustancialmente no pegajoso, y luego posteriormente ser curado anaeróbicamente. Una aplicación de uso final de tales composiciones es como fijadores de rosca.

Antecedente

Las composiciones curables anaeróbicamente son en general bien conocidas. Véase, por ejemplo, R.D. Rich, "Anaerobic Adhesives" en Handbook of Adhesive Technology, 29, 467-79, A. Pizzi y K.L. Mittal, eds., Marcel Dekker, Inc., Nueva York (1994), y las referencias citadas allí. Sus usos son numerosos y continúan desarrollándose nuevas aplicaciones.

Los sistemas adhesivos anaeróbicos son aquellos que son estables en presencia de oxígeno, por lo que polimerizan en ausencia de oxígeno. La polimerización es iniciada por la presencia de radicales libres, generados frecuentemente a partir de compuestos peroxi. Las composiciones adhesivas anaeróbicas son bien conocidas por su capacidad para permanecer en un estado líquido, no polimerizado, en presencia de oxígeno y curar hasta un estado sólido bajo exclusión de oxígeno.

Frecuentemente los sistemas adhesivos anaeróbicos comprenden monómeros de resina terminados con ésteres de acrilato polimerizables, tales como ésteres de metacrilato, etilacrilato y cloroacrilato [por ejemplo, polietilen glicol dimetacrilato y uretano-acrilatos (por ejemplo, patente de Estados Unidos No. 3,425,988 (Gorman)] derivados de acuerdo con la química conocida de uretano. Otros ingredientes presentes típicamente en composiciones adhesivas curables anaeróbicamente incluyen iniciadores, tales como un hidroperóxido orgánico, por ejemplo, hidroperóxido de cumeno, butil hidroperóxido terciario y similares, acelerantes para incrementar la velocidad a la cual cura la composición, y estabilizantes tales como quinona o hidroquinona, que son incluidos para ayudar a evitar la polimerización prematura del adhesivo, debido a la descomposición de los compuestos de peroxi.

Las composiciones deseables que inducen la cura para inducir y acelerar el curado anaeróbico pueden incluir uno o más de sacarina, toluidinas, tales como N,N-dietil-p-toluidina ("DE-p-T") y N,N-dimetil-o-toluidina ("DM-o-T"), y acetil fenil hidracina ("APH") con ácido maleico. Véase, por ejemplo, patentes de Estados Unidos Nos. 3,218,305 (Krieble), 4,180,640 (Melody), 4,287,330 (Rich) y 4,321,349 (Rich).

La sacarina y APH son usados como componentes acelerantes de curado estándar en sistemas adhesivos que curan anaeróbicamente. En verdad, muchos de los productos adhesivos anaeróbicos de la marca LOCTITE® actualmente disponibles de Henkel Corporation usan bien sea sacarina sola o también sacarina y APH.

Las composiciones adhesivas curables anaeróbicamente también incluyen usualmente agentes quelantes, tales como ácido etilenediamino tetraacético (EDTA), que son empleados para secuestrar iones metálicos.

La preparación de composiciones curables anaeróbicamente que incluye un componente curable anaeróbicamente involucra típicamente un componente vehículo líquido. Así, la composición está típicamente en una forma líquida y puede ser dispensada, por ejemplo, mediante un aplicador. Para el uso, el componente curable anaeróbicamente es aplicado mediante un aplicador adecuado, para formar una capa o recubrimiento sobre la superficie. Frecuentemente las composiciones curables anaeróbicamente son aplicadas como una perla, por ejemplo, una perla continua para formar una junta.

Frecuentemente, el material curable anaeróbicamente permanece húmedo incluso después de la aplicación, hasta que es expuesto a condiciones anaeróbicas adecuadas para el curado. Por ejemplo, en muchos casos una composición anaeróbica curable contiene un monómero líquido.

Incluso aunque la composición curable anaeróbicamente puede presentar algún secado, por ejemplo, por evaporación (por ser secada, o permitirse que seque por algún tipo), frecuentemente el material permanece húmedo y pegajoso. Esto conduce a: potencial contaminación de cualquier cosa que toque los artículos a los cuales se ha aplicado el material y también la indeseada remoción del material que ha sido aplicado. Esta última preocupación potencialmente compromete la integridad de cualquier unión o sello formado posteriormente por la composición curable anaeróbicamente, porque puede quedar una cantidad insuficiente para formar el sello o la unión deseados.

Y desde luego, cuando el material vehículo líquido es en sí mismo el monómero líquido, permanecerá en su forma líquida hasta tal momento, dado que es curado anaeróbicamente. De este modo, incluso aunque estas composiciones pueden ser aplicada sobre un sustrato, esperando la exposición a condiciones anaeróbicas, permanecerán húmedas o por lo menos pegajosas hasta que curen.

En el pasado se han añadido componentes adicionales, tales como espesantes, al material para hacerlo menos fluido pero, debido a que otros componentes son líquidos, la composición como un todo permanece algo fluida y/o pegajosa.

Los productos en cinta han existido, por ejemplo, Loctite® 249 Quicktape. Este producto consiste en un bloqueador de rosca líquido anaeróbico, que está en sándwich entre dos películas de película no reactiva de poliamida/poliuretano.

Pueden aplicarse composiciones, incluyendo aquellas que son adecuadas para el uso en aplicaciones de bloqueo de rosca, en una forma seca al tacto pero con funcionalidad de paso de curado anaeróbico posterior. Para lograr esto, frecuentemente se usan componentes adicionales.

En algunos casos, se logra una forma seca al tacto usando un mecanismo de curado. Por ejemplo, un primer mecanismo de curado puede formar la forma seca al tacto, de modo que se retiene la composición en sitio sobre un artículo, mientras posteriormente se activa un segundo mecanismo de curado (anaeróbico) para lograr el curado, por ejemplo, para lograr el bloqueo de rosca.

Por ejemplo, la patente europea No. 0 077 659 (Thompson) describe un fluido polimerizable aplicado previamente para sellar y bloquear partes de ingeniería. La composición tiene dos mecanismos para el curado y tienen lugar dos reacciones de curado. El primer mecanismo es un curado mediante luz UV. Se dispersa un agente de opacidad en el fluido, de modo que el fluido se torna sustancialmente opaco a la radiación. Una vez se ha aplicado el fluido al componente, es expuesto a la radiación UV con lo cual se forma un recubrimiento, creando una capa de superficie que es una corteza seca, no pegajosa. El fluido subcutáneo no es afectado por la radiación y permanece en un estado generalmente líquido. Cuando el componente es enroscado dentro de otro, se rompe la capa superficial y se inicia la segunda polimerización (tal como una polimerización por radicales libres) y tiene lugar el segundo curado. El segundo mecanismo de polimerización actúa para bloquear las roscas juntas. En Thompson, sólo se forma una piel en la primera polimerización y el resto de la composición permanece fluida por debajo de la piel. Por ello, existe un riesgo de que durante la manipulación de las partes de ingeniería recubiertas, pueda alterarse la piel y la composición fluida pueda filtrarse.

La patente europea No. 0 548 369 (Usami) describe una composición adhesiva aplicada previamente, para la aplicación a las caras de contacto roscadas de un tornillo. La composición comprende un aglutinante de fotoendurecimiento en el cual se dispersa una composición secundaria curable. La composición secundaria curable incluye monómero/activador/iniciador microencapsulado reactivo.

La publicación internacional de patente WO2004/024841 A2 (Haller) describe composiciones curables para aplicación a un artículo roscado. La composición comprende una dispersión de componentes de un primer mecanismo de curado, que comprende: (a) un componente monómero con funcionalidad (met)acrilato; (b) un componente oligómero con funcionalidad (met)acrilato; y (c) un componente fotoiniciador; y (ii) los componentes de un segundo mecanismo de curado que comprenden: (e) un componente de amina; y (f) un componente de resina epoxi encapsulado; junto con (iii) un componente espesante. El componente fotoiniciador es adecuado por irradiación de la composición, para lograr un primer curado a través de la profundidad de la composición aplicada a un artículo roscado, de modo que se forma una matriz aglutinante con los componentes de segundo mecanismo de curado dispersado a través de la matriz.

Un resumen en idioma inglés de la publicación china de patente CN102558490 divulga supuestamente un prepolímero que puede fundir en caliente, que es un prepolímero de uretano o poliuretano (met)acrilato con grupos terminales (met)acriloilo. El punto de fusión del prepolímero es 50-80 °C. Se prepara un adhesivo anaeróbico a partir del prepolímero que puede fundir en caliente, monómero que contiene por lo menos un grupo éster acrílico o grupo metacriloilo, promotor, estabilizante e iniciador. Se combinan los monómeros líquidos con el prepolímero para formar un gel. Además, el documento US 3 547 851 A divulga composiciones adhesivas anaeróbicas, no fluidas a temperatura ambiente, que comprenden un acrilato polimerizable líquido, una sustancia orgánica sólida y un sistema de curado.

A pesar del estado de la técnica, sería deseable suministrar composiciones alternativas curables anaeróbicamente, que sean adecuadas para aplicaciones de uso final típico, incluyendo aplicaciones en el bloqueo de roscas.

Resumen

La presente invención suministra una composición curable anaeróbicamente, que comprende:

(i) un componente curable anaeróbicamente, en donde el componente curable anaeróbicamente comprende:

a) un componente sólido de resina, en donde el componente de resina es curable anaeróbicamente y

b) un monómero sólido curable anaeróbicamente; y

(ii) un componente de curado para el curado del componente curable anaeróbicamente;

en donde el componente de resina y el monómero curable anaeróbicamente están cada uno con un punto de fusión en el intervalo de 30 °C a 100 °C, y en donde

la composición está en forma sólida (a temperatura ambiente) y tiene un punto de fusión en el intervalo de 30 °C a 100 °C.

La presente invención suministra una composición para el bloqueo de roscas, que comprende la composición curable anaeróbicamente descrita anteriormente.

La composición de la invención es sólida a temperatura ambiente y tiene un punto de fusión por encima de aproximadamente 300 C. Ella es dimensionalmente estable o no fluida a temperatura ambiente. Por ejemplo, una composición de la invención no es un gel.

El componente de curado es para curar el componente curable.

La formulación de composiciones de la invención suministra la composición en forma sólida no pegajosa. Las composiciones de la invención son adecuadas para la aplicación como una formulación de bloqueo de roscas.

El componente curable anaeróbicamente, por ejemplo, el componente reactivo de resina y/o el componente reactivo de monómero, de una composición de la invención actúa(n) como un vehículo para cualquier otro componente.

Uno de los principales beneficios de una composición de la invención es que sus componentes son en efecto casi 100 % reactivos, por ejemplo, por lo menos 80 %, de manera deseable por lo menos 90 % reactivos, tal como por lo menos 95 % reactivos, todos en peso de la composición. Componentes, tales como la resina sólida y/o monómero de resina que en sí mismos participan en el curado anaeróbico, forman el vehículo (por ejemplo, una matriz) en el cual pueden portarse otros componentes, por ejemplo, dispersos. Por ejemplo, los componentes reactivos sólidos pueden ser fundidos y mezclados juntos y pueden añadirse otros componentes. Una vez han (re)solidificado los componentes reactivos sólidos, forman así una matriz sólida en la cual se retienen los otros componentes.

Se notará que no todos los componentes de la invención tienen que ser sólidos. Por ejemplo, es usual que el componente de curado esté en forma líquida. También, una composición de la invención puede incluir un monómero curable anaeróbicamente, en forma líquida.

Sin embargo, cuando tal(es) componente(s) está(n) presente(s), la composición de la invención es formulada de modo que es un sólido.

Es deseable que cualquier componente, por ejemplo, iniciador o monómero, que puede estar en forma líquida esté encapsulado. El encapsulamiento de componentes líquidos es ventajoso, dado que el logro de una composición total que está en forma sólida, es facilitado por encapsulamiento.

De manera deseable los componentes líquidos, sea encapsulados o no, totalizan (en peso sobre la base del peso total de la composición) no más de 20 % del peso de la composición.

La fusión y resolidificación pueden ser medidas por DSC (Calorimetría de Barrido Diferencial).

Las composiciones de la invención pueden ser aplicadas de cualquier manera. Una ventaja es que las composiciones de la invención pueden ser hechas y/o aplicadas a un sustrato, de una manera que no requiere el uso de un solvente. Así, no se requieren solventes -solvente orgánico o agua. Esto evita la necesidad de un vehículo líquido para la composición. Una composición de la invención es esencialmente seca con las consiguientes ventajas de manipulación. Por ejemplo, las composiciones de la invención fluirán en forma particulada y no hay requerimiento para un vehículo líquido, y no hay requerimiento para el secado del solvente o agua, para lograr la aplicación a un sustrato.

La manipulación en seco del producto, por ejemplo, sobre las líneas de producción, es así lograble y ventajosa. Una vez aplicadas (a un sustrato) las composiciones de la invención estarán también secas. Desde un punto de vista de manipulación, son deseables productos secos al tacto, para eliminar la contaminación, incrustación, derrames, pérdida de la composición desde un sustrato, etc.

Las composiciones de la invención pueden tener muchas aplicaciones de uso final como con composiciones curables anaeróbicamente tradicionales.

Las composiciones de la presente invención tienen aplicaciones en la unión metal-metal, tales como composiciones para el bloqueo de roscas, para asegurar, por ejemplo, un artículo con rosca hembra a un artículo con rosca macho, por ejemplo, para asegurar tuercas y tornillos. El producto cura cuando es confinado en ausencia de aire entre superficies que ajustan de manera ceñida (por ejemplo, metal). Protege las roscas del oxido y la corrosión y previene que se suelten por el choque y la vibración.

La composiciones de la invención son adecuadas para el almacenamiento o manipulación, por ejemplo despacho, incluso cuando son aplicadas sobre una parte. Este almacenamiento o manipulación no afecta adversamente la integridad de la composición, por ejemplo, cuando está presente como un recubrimiento.

En el pasado, las superficies de apareamiento tales como las bridas, por ejemplo en la industria automotriz, han sido selladas mediante aplicación de una composición líquida curable anaeróbicamente, sobre la cara de una de las superficies. Las dos superficies, por ejemplo, caras de la brida, son así ensambladas y el producto cura en ausencia de oxígeno creando de este modo una empaquetadura y un sello.

Esta invención suministra una composición adecuada para, y un método de sellado de bridas, donde la composición es aplicada sobre la superficie de una de las bridas, como una composición (curable) seca al tacto aplicada previamente. Por ejemplo, una composición de la invención puede ser aplicada (mediante fusión) como un líquido fluido caliente, por ejemplo, a 80 °C, pero enfría rápidamente y es seca al tacto rápidamente, por ejemplo, en menos de 5 minutos. La parte que va a ser ensamblada tiene así una empaquetadura aplicada previamente sobre una superficie y no curará hasta que las partes estén ensambladas.

Esta invención suministra una composición adecuada para, y un método para la aplicación de una composición como una cinta. Esto evita la necesidad de una película portadora, y el proceso de aplicación de la cinta a un sustrato tal como una parte roscada evita una potencial expulsión del material líquido de entre las películas hacia las manos de la persona que está usando el material.

Con la presente invención la composición puede tomar la forma de una formulación anaeróbica sólida, que en sí misma está en la forma de una cinta o filamento reactivos que no requiere película de soporte o vehículo adicional, y que puede ser aplicada directamente al sustrato. Una cinta o filamento puede ser aplicado enrollando, es decir, de manera similar a una cinta corriente de PTFE o cuerda de sellado de rosca. También puede ser aplicada mediante fusión.

El artículo resultante con el material aplicado es seco al tacto y puede ser almacenado hasta tal momento en que se requiera el ensamble.

Una cinta o filamento elongado anaeróbico que es en general sólido (resina, monómero y sistema de curado) no requiere un vehículo o cinta de respaldo adicionales. Un iniciador de peróxido puede estar encapsulado y ser liberado solamente cuando se cizallan las microcápsulas, por ejemplo, durante un proceso de ensamble. La cinta puede ser aplicada a temperatura ambiente al sustrato, tal como un tornillo de metal. Una tuerca es a continuación girada sobre el tornillo dando inicio al curado, por ejemplo, rompiendo las microcápsulas de peróxido.

La viscosidad de una composición fundida de la invención puede ser controlada aumentando o disminuyendo la temperatura.

Una composición de la invención puede ser fundida y dispensada sobre un sustrato sobre una brida que puede ser opcionalmente de aluminio. La composición solidifica rápidamente, por ejemplo, dentro 2-3 minutos a temperatura ambiente, sin necesidad de ningún método de enfriamiento externo adicional, para producir un material sólido resistente a la transferencia, seco al tacto, que puede tomar la forma de un recubrimiento. Así, la brida puede ser manipulada, empacada, transportada y almacenada convenientemente por un periodo extendido, después de lo cual puede causarse que el sellante aplicado previamente cure mediante exposición a condiciones anaeróbicas, tal como ocurre con el ensamble de una brida de apareamiento.

Además, la composiciones de la invención han mostrado estabilidad de largo plazo sobre la parte. Por ejemplo, se ha logrado estabilidad más allá de los seis meses.

Una ventaja adicional de la composiciones de la presente invención es que no hay contaminación cruzada cuando una composición de la invención toca otro artículo. por ejemplo, cuando se almacenan pasadores juntos de manera suelta y en contacto mutuo, no ocurre contaminación cruzada de la composición de la invención.

Respecto a la presente invención, no pegajoso indica seco al tacto, además la composición no se desconchará durante la manipulación o uso. por ejemplo, un artículo al cual se aplica la composición de la invención estará seco al tacto. Un artículo al cual se ha aplicado una composición de la invención es considerado seco al tacto, si 20 de tales artículos son colocados individualmente sobre toalla de papel seca durante cuatro horas y no hay cambio en la apariencia de la toalla.

Una persona experta en la técnica entiende que, con objeto de aplicar composiciones de la invención, puede llevarse a cabo suficiente fusión para permitir la aplicación de la composición a un artículo, de manera que se adhiera. La fusión del material para aplicación evita la necesidad de un vehículo líquido para la composición. Las expresiones y seco al tacto se refieren a la composición después de que ha sido (fundida y) aplicada y a continuación ha (re)solidificado. Debería realizarse una prueba para determinar que el artículo está seco al tacto, sólo después de que la composición ya no está en forma fundida. Por ejemplo, la prueba debería ser realizada por lo menos aproximadamente 30 minutos después de la aplicación de la composición.

Para proporcionar la composición en la forma deseada en partículas, puede estar inicialmente en forma no particulada, por ejemplo, como una masa continua. Para suministrarla en forma particulada, puede ser molida. Por ejemplo, la composición puede ser micronizada.

Una composición de la invención puede tener un punto de fusión de aproximadamente 40 °C a aproximadamente 100 °C.

Una composición de la invención puede tener un punto de fusión de aproximadamente 50 °C a aproximadamente 100 °C.

Tales temperaturas se comparan de manera favorable con las temperaturas utilizadas para secar formulaciones a base de líquidos.

Cualquier componente adecuado curable anaeróbicamente puede ser usado en la composición de la invención, con la condición de que en general la composición sea sólida y tenga un punto de fusión en el intervalo de 30 °C a 100 °C y/o permita que la composición sea suministrada en forma particulada que puede fluir, de modo que la forma particulada tiene un punto de fusión en el intervalo de aproximadamente 30 °C a aproximadamente 100 °C

El componente curable anaeróbicamente comprende un monómero sólido curable anaeróbicamente. El componente curable anaeróbicamente comprende un componente de resina sólido curable anaeróbicamente. El componente de resina tiene funcionalidad para hacerlo curable mediante polimerización iniciada por rédox.

El componente de resina curable anaeróbicamente puede tener un punto de fusión en el intervalo de aproximadamente 50 a aproximadamente 80 °C. Puede tener un punto de resolidificación (después de la fusión) en el intervalo de aproximadamente 30 a aproximadamente 50 °C. Tener un punto de resolidificación en este intervalo significa que el material solidifica nuevamente cuando las condiciones ambiente tengan una temperatura de 30 °C o menos. De este modo, la composición solidifica nuevamente bajo condiciones ambiente típicas. Se entiende que la resolidificación puede no ocurrir a una temperatura individual, sino en cambio ocurrir sobre un intervalo de temperatura. En cualquier caso, para los propósitos de esta invención, la temperatura de punto final para la resolidificación está de manera deseable en o por encima de 30 °C - esto es, cuando es expuesta a temperaturas por debajo de la temperatura de punto de resolidificación, la composición volverá a su forma sólida. El componente curable anaeróbicamente comprende un monómero sólido curable anaeróbicamente y un componente de resina sólido curable anaeróbicamente.

En la composición de la invención, el componente curable anaeróbicamente es una combinación de componentes separados/diferentes.

Es deseable que por lo menos dos y de manera deseable todos los componentes, tengan un punto de fusión en el intervalo de aproximadamente 30 °C a aproximadamente 100 °C.

Es deseable que dos o más, o en verdad todos los componentes sean sólidos, tanto cuando están separados como cuando están mezclados.

Cuando el componente curable anaeróbicamente es una combinación de componentes separados/diferentes, es deseable que por lo menos dos, y de manera deseable todos los componentes sean curables anaeróbicamente. Cuando hay más de un componente, de manera deseable por lo menos dos y de manera deseable son funcionales en la medida en que participan en una reacción anaeróbicas de curado. Ellos son reactivos.

Se notará que otros componentes pueden no participar en una reacción anaeróbica de curado. Ellos son no reactivos. Sin embargo, tales componentes pueden convertirse en parte del producto de curado que ha sido incorporado allí durante el curado de otros componentes.

La resina es curable anaeróbicamente (participa en un curado anaeróbico de la composición).

El componente de resina curable anaeróbicamente y el monómero curable anaeróbicamente tienen cada uno un punto de fusión en el intervalo de aproximadamente 30 °C a aproximadamente 1000C. en tal caso, son sólidos.

Puede suministrarse una composición de la invención en una forma de por lo menos dos partes, en donde una primera parte comprende un componente de resina y una segunda parte comprende un monómero curable anaeróbicamente.

En una composición de la invención, el componente curable anaeróbicamente puede ser suministrado en forma de polvo.

El componente de resina puede ser suministrado en una forma particulada fluida, por ejemplo, forma de polvo.

El monómero curable anaeróbicamente puede ser suministrado en una forma particulada fluida, por ejemplo, forma de polvo.

El componente curable anaeróbicamente puede ser el producto formado por la fusión de los componentes y la mezcla conjunta de ellos para formar un producto mezclado sólido.

Por ejemplo, el componente curable anaeróbicamente puede incluir el producto formado por la fusión de un componente de resina y un monómero curable anaeróbicamente, y la mezcla de ellos con formación de un producto mezclado sólido.

Una composición de la invención puede incluir el producto formado por la reducción del producto mezclado sólido, hasta una forma particulada que puede fluir.

Es deseable que en la composición de la invención, la forma particulada tenga un promedio de tamaño de partícula menor que aproximadamente 500 pm. Por ejemplo, es deseable que la composición haya pasado a través de una criba que permite que pasen partículas con un tamaño menor que aproximadamente 500 pm. La forma particulada puede tener, por ejemplo, un tamaño de partícula de aproximadamente 20 pm a aproximadamente 500 pm.

En una composición de la invención, el componente curable anaeróbicamente estará presente típicamente en una cantidad desde aproximadamente 80 % hasta aproximadamente 99 % en peso del total de la composición, por ejemplo, desde aproximadamente 93 a aproximadamente 97 %.

El componente de resina puede ser una resina sólida polimerizable por radicales.

El componente de resina puede estar presente en una cantidad desde aproximadamente 10 a aproximadamente 60 %, tal como desde aproximadamente 25 a aproximadamente 50 %, por ejemplo, desde aproximadamente 20 a aproximadamente 30 % en peso, sobre la base de la totalidad del peso de la composición.

El componente de resina puede ser seleccionado de entre resinas con un peso molecular de aproximadamente 2,000 g/mol o más, incluyendo: resinas de poliuretano con (met)acrilato con un peso molecular de aproximadamente 2,000 g/mol o más; resinas de novolaca con un peso molecular de aproximadamente 2,000 g/mol o más, resinas de poliéster con (met)acrilato con un peso molecular de aproximadamente 2,000 g/mol o más y combinaciones de ellas. Por ejemplo, el componente de resina puede tener un peso molecular en el intervalo de 2,500 a 40,000 g/mol. El componente de resina puede tener una viscosidad en estado fundido desde aproximadamente 0.5 a aproximadamente 20 Pa.s a 800 C. Para dispensar tales composiciones, ellas pueden ser fundidas y después permitirse que enfríen. Por ejemplo, tales composiciones pueden tener la forma de barra y ser aplicadas en forma fundida mediante un aplicador adecuado, por ejemplo, usando una pistola de producto fundido caliente.

El monómero curable anaeróbicamente puede estar presente en una cantidad desde aproximadamente 40 a aproximadamente 90 %, tal como desde aproximadamente 45 a aproximadamente 85 %, por ejemplo, 50 a aproximadamente 80 %, tal como desde aproximadamente 45 a aproximadamente 70 % en peso, sobre la base de la totalidad del peso de la composición. Un monómero curable anaeróbicamente puede ser seleccionado de entre monómeros con un peso molecular de menos de 2,000 g/mol.

El monómero curable anaeróbicamente comprende de manera deseable por lo menos un grupo éster acrilato o metacrilato.

En una composición de la invención, el componente curable anaeróbicamente puede incluir por lo menos uno de: resina de poliuretano con (met)acrilato con un peso molecular de menos de aproximadamente 1000 g/mol, monómeros de (met)acrilato, incluyendo monómeros encapsulados de (met)acrilato; y combinaciones de ellos.

Se notará que una o más especies reactivas pueden estar microencapsuladas. Por ejemplo, pueden encapsularse monómeros curables anaeróbicamente. Si el monómero curable anaeróbicamente es líquido, el encapsulamiento ayuda a la preparación de una composición en forma sólida.

En general, cuando una composición de la invención incluya un monómero curable anaeróbicamente en forma líquida, ésta será menos de 50 % (en peso sobre la base de la totalidad del peso de la composición) de la totalidad del monómero curable anaeróbicamente presente. La mayor parte será monómero curable anaeróbicamente en forma sólida.

Cuando cualquier especie está encapsulada, por ejemplo, microencapsulada, puede ser añadida a la composición en un paso después de que se ha preparado una forma particulada. por ejemplo después de la fracturación, ha ocurrido por ejemplo, la molienda. Esto indica que el material encapsulado no es liberado de su forma encapsulada antes de la incorporación en una composición de la invención.

Por ejemplo, un monómero curable anaeróbicamente encapsulado es bisfenol A dimetacrilato etoxilado, disponible bajo el nombre comercial GRUF Lipocapsules RD y disponible de Lipo Technologies Inc.

donde m y n son cada uno, independientemente, números enteros y m+n=2.

El encapsulamiento puede ser logrado incluyendo un polímero de urea-formaldehído tal como el CAS 9011-05-6. El encapsulamiento puede ser logrado incluyendo un material de gelatina tal como CAS 9000-7-8. El encapsulamiento puede ser logrado incluyendo un material de resorcinol (1,3-bencenodiol) tal como CAS No. 108-46-3. Para el encapsulamiento pueden utilizarse combinaciones de los mismos. Por ejemplo, pueden usarse combinaciones de estos materiales para encapsular bisfenol A dimetacrilato etoxilado.

El componente de curado está presente típicamente en una cantidad desde aproximadamente 0.1 a aproximadamente 10 %, tal como desde aproximadamente 1 a aproximadamente 5 %, por ejemplo, aproximadamente 5%en peso, sobre la base de la totalidad del peso de la composición.

Los componentes deseables que inducen curado, para inducir y acelerar el curado anaeróbico pueden incluir uno o más de sacarina, toluidinas, tales como N,N-dietil-p-toluidina ("DE-p-T") y N,N-dimetil-o-toluidina ("DM-o-T"), y acetil fenil hidracina ("APH") con ácido maleico. Véanse, por ejemplo, patentes de Estados Unidos Nos. 3,218,305 (Krieble), 4,180,640 (Melody), 4,287,330 (Rich) y 4,321,349 (Rich).

Pueden incluirse estabilizantes tales como quinona o hidroquinona.

Se notará que una composición de la invención no tiene un componente vehículo líquido y así puede ser considerada como esencialmente libre de solvente, por ejemplo, que comprende menos de aproximadamente 1 % de solvente, tal como menos de aproximadamente 0.5 % de solvente, tal como lo menos de 0.05 %, tal como menos de 0.01 % en peso, sobre la base de la totalidad del peso de la composición. Así, una ventaja de la presente invención es que no se requiere un vehículo líquido, con el resultado de que la composición no comprende o comprende poco solvente (por ejemplo, solvente orgánico o agua).

Un componente de resina (de poliuretano) para uso en la presente invención puede ser formado por la reacción de un poliol con un diisocianato en la relación de OH:NCO de 1 hasta máximo 1.6, por ejemplo, 1 hasta máximo 1.5. Tal como aproximadamente 1:1.4, por ejemplo, 1:1.36. Con tal producto de reacción puede reaccionar un (met)acrilato en la relación de equivalencia química de OH:NCO de como máximo 1.6 a 1, por ejemplo, como máximo 1.5 a 1 tal como 1.4:1 en donde la cantidad de OH incluye la del poliol añadido previamente.

Se notará que, dado que las composiciones de la invención son sólidas, pueden ser suministradas en cualquier forma diseñada.

Por ejemplo, la presente invención suministra un artículo de manufactura que comprende una composición curable anaeróbicamente, que comprende por lo menos un componente reactivo, en donde la composición está en forma sólida y tiene una integridad estructural impartida por dicho por lo menos un componente reactivo de la composición, en donde la integridad estructural es suficiente para permitir que el artículo sea manipulado sin soporte, sin fallar. De manera deseable, un artículo hecho de una composición de la invención, es flexible. De manera deseable, es suficientemente flexible para ser envuelto parcialmente sobre, o enrollado alrededor de un sustrato al cual es aplicado. Por ejemplo, si está en la forma de una cinta, un filamento elongado, una junta, un parche, puede ser suficientemente flexible para ser enrollado parcialmente sobre, o enrollado alrededor de un sustrato al cual es aplicado.

Como se discutió anteriormente, dado que los materiales son sólidos, todavía reactivos, pueden ser suministrados en la forma donde ellos pueden ser manipulados directamente, que es donde no son aplicados sobre un sustrato, sino que en su lugar pueden ser formados como artículos que consisten en el material en sí mismo (y nada más) en una forma/estado que es requerido.

Además, el artículo de manufactura puede ser suministrado en forma curable sólida no pegajosa. Eso significa que no se ensuciará ningún equipo o empaque, etc. que entra en contacto con el artículo.

Por ejemplo, es posible suministrar artículos que consisten en el material curable anaeróbicamente en sí mismo, en la forma de una barra (por ejemplo, para aplicaciones de tipo fundido en caliente), una cinta, un filamento elongado, una junta, un parche u otra forma. Se notará que, dado que una composición de la invención puede ser aplicada en forma fundida, ésta se presta en sí misma a ser fundida y entonces ser moldeada hasta una forma deseada, por ejemplo, mediante extrusión o mediante vertimiento o moldeo. Cuando el material se solidifica o resolidifica, retiene la forma/estado aplicada al mismo.

Un artículo de manufactura puede ser suministrado en la forma de un dispensador, desde el cual el artículo puede ser dispensado, incluyendo un dispensador de barra o un dispensador de cinta.

Un artículo de manufactura de acuerdo con la invención puede ser formado a partir de una composición de la invención. Esto puede ser hecho, por ejemplo, mediante fusión de la composición de la invención, impartiendo una forma deseada, por ejemplo, mediante vertimiento o moldeo o extrusión, etc., y permitiendo que la composición solidifique de nuevo.

Se divulga un método para el suministro de una composición de bloqueo de roscas sobre las roscas de un artículo roscado, que va a ser bloqueado en la rosca, que comprende los pasos de:

(i) suministro de una forma sólida no pegajosa de una composición de acuerdo con la invención;

(ii) aplicación de la composición de bloqueo de rosca a las roscas de un artículo, de modo que se funde por fusión en las roscas.

Se notará que la forma fundida es suficiente para la aplicación. No se requiere vehículo líquido.

También se notará que la composición en sí misma puede ser calentada hasta que funda, un sustrato al cual es aplicada puede ser calentado de modo que la composición funda, o puede utilizarse una combinación de calentamiento de la composición y calentamiento del sustrato.

Es deseable que las roscas de un artículo al que se van a bloquear las roscas, sean calentadas a una temperatura suficiente para fundir la composición de bloqueo de roscas.

Cuando se suministra una composición de la invención en una forma de por lo menos dos partes, aquellas dos partes pueden ser aplicadas separadamente.

También se divulga un método para el bloqueo de roscas de dos artículos roscados juntos, que comprende:

(i) suministro de una composición de bloqueo de roscas de acuerdo con la invención;

(ii) aplicación de la composición de bloqueo de roscas a las roscas de por lo menos un artículo, de modo que la una por fusión a las roscas;

(iii) a continuación, (y opcionalmente después del enfriamiento activo o pasivo) se enroscan los dos artículos juntos de modo que se inicie el curado anaeróbico de la composición de bloqueo de roscas, curando así de modo anaeróbico la composición de manera que une químicamente los dos artículos.

La presente invención también se refiere a un artículo, por ejemplo, un tornillo o tuerca, al cual se ha aplicado una composición de acuerdo con la invención. Estará en una forma no curada y en una forma adecuada para el posterior curado anaeróbico.

La composición de la invención puede incluir (como una resina) un poliuretano (de cadena larga) con met(acrilato), por ejemplo:

donde n es un número entero de 2 a 10, por ejemplo, el compuesto de la fórmula anterior que tiene un peso molecular de aproximadamente 6,000 g/mol puede tener un punto de fusión de 75 a 85 °C.

Las composiciones de la invención pueden incluir (como una resina) un vinil éster de novolaca, por ejemplo,

donde n es un número entero de 2-10. Por ejemplo, un compuesto de la fórmula anterior que tiene un peso molecular de aproximadamente 6,000 g/mol puede tener un punto de fusión de 75 a 85 °C.

Las composiciones de la invención pueden incluir (como un monómero curable anaeróbicamente):

el cual es 2-metacriloxietilfeniluretano con un punto de fusión de aproximadamente 70-75 °C.

Sin embargo, se notará que las composiciones de la invención pueden ser secas al tacto después de un corto tiempo, por ejemplo, después de aproximadamente 30 minutos.

La composición de la invención puede ser formulada como una composición de una parte o de dos (o más) partes. Es deseable que la composición o una parte de la composición sea sólida y que opcionalmente esté en una forma fluida. Por ejemplo, puede ser deseable que la composición o cada parte de la composición esté en forma particulada fluida, por ejemplo, forma de polvo.

Desde luego, con la condición de que el componente curable anaeróbicamente tenga un punto de fusión en el intervalo de aproximadamente 30 °C a aproximadamente 100° C, puede ser seleccionado de cualquier material curable anaeróbicamente (o cualquier combinación de materiales), incluso aquellos expuestos posteriormente.

Las composiciones curables de modo anaeróbico pueden tener un componente curable anaeróbicamente basado en un componente adecuado de (met)acrilato.

Uno o más componentes adecuados de (met)acrilato pueden ser seleccionados de entre aquellos que son un monómero de (met)acrilato que tienen la fórmula: H2C=CGCÜ2R8, donde G puede ser hidrógeno, halógeno o grupos alquilo que tienen de 1 a aproximadamente 4 átomos de carbono, y R8 puede ser seleccionado de grupos alquilo, cicloalquilo, alquenilo, cicloalquenilo, alcarilo, aralquilo o arilo que tienen de 1 a aproximadamente 16 átomos de carbono, cualquiera de los cuales pueda opcionalmente estar sustituido o interrumpido, como puede ser el caso con silano, silicio, oxígeno, halógeno, carbonilo, hidroxilo, éster, ácido carboxílico, urea, uretano, poliuretano, carbonato, amina, amida, azufre, sulfonato, y sulfona.

Uno o más monómeros adecuados de (met)acrilato pueden ser elegidos de entre monómeros polifuncionales de (met)acrilato, tales como, pero sin limitarse a, (met)acrilatos di- o trifuncionales como polietilen glicol di(met)acrilatos, tetrahidrofurano (met)acrilatos y di(met)acrilatos, hidroxipropil (met)acrilato ("HPMA"), hexanodiol di(met)acrilato, trimetilol propano tri(met)acrilato ("TMPTMA"), dietilen glicol dimetacrilato, trietilen glicol dimetacrilato ("TRIEGMA"), tetraetilen glicol dimetacrilato, dipropilen glicol dimetacrilato, di-(pentametilen glicol) dimetacrilato, tetraetilen diglicol diacrilato, diglicerol tetrametacrilato, tetrametilen dimetacrilato, etilen dimetacrilato, neopentil glicol diacrilato, trimetilol propano triacrilato y bisfenol-A mono y di(met)acrilatos, tal como bisfenol-A (met)acrilato etoxilado ("EBIPMA"), y bisfenol-F mono y di(met)acrilatos, tal como bisfenol-F (met)acrilato etoxilado.

Por ejemplo, el componente curable anaeróbicamente puede incluir (como un monómero curable anaeróbicamente), bisfenol A dimetacrilato:

que tiene un punto de fusión de aproximadamente 72 a 74 °C.

Todavía otros monómeros de (met)acrilato que pueden ser adecuados para uso en el presente documento son unidades estructurales de silicio (met)acrilato ("SiMA"), tales como aquellas enseñadas por y reivindicadas en la patente de Estados Unidos No. 5,605,999 (Chu).

Otros monómeros adecuados pueden ser elegidos de entre ésteres de poliacrilato representados por la fórmula

donde R4 es un radical seleccionado de entre hidrógeno, halógeno o alquilo desde 1 a aproximadamente 4 átomos de carbono; q es un número entero igual a por lo menos 1, y preferiblemente igual a desde 1 a aproximadamente 4; y X es un radical orgánico que contiene por lo menos dos átomos de carbono y que tiene una capacidad total de enlace de q más 1. Respecto al límite superior para el número de átomos de carbono en X, existen monómeros que pueden trabajarse, en esencialmente cualquier valor. Sin embargo, como aspecto práctico, a general el límite superior es aproximadamente 50 átomos de carbono, tal como de manera deseable aproximadamente 30, y de manera deseable aproximadamente 20.

Por ejemplo, X puede ser un radical orgánico de la fórmula:

O O

—Y<.>1—OC<II>ZC<II>—OY<,>2

donde cada uno de Y1 y Y2 es un radical orgánico, tal como un grupo hidrocarburo, que contiene por lo menos 2 átomos de carbono, y de manera deseable de 2 a aproximadamente 10 átomos de carbono, y Z es un radical orgánico, preferiblemente un grupo hidrocarburo, que contiene por lo menos 1 átomo de carbono, y preferiblemente de 2 a aproximadamente 10 átomos de carbono. Pueden elegirse otros monómeros de los productos de reacción de di- o trialquilaminas (por ejemplo, etanolaminas o propanolaminas) con ácidos acrílicos, tales como los divulgados en la patente francesa no. 1,581,361.

También pueden usarse oligómeros adecuados con funcionalidad (met)acrilato. Los ejemplos de tales oligómeros con funcionalidad (met)acrilato incluyen aquellos que tienen la siguiente fórmula general:

donde R5 representa un radical seleccionado de entre hidrógeno, alquilo desde 1 a aproximadamente 4 átomos de carbono, hidroxialquilo desde 1 a aproximadamente 4 átomos de carbono, o

donde R4 es un radical seleccionado de entre hidrógeno, halógeno, o alquilo desde 1 a aproximadamente 4 átomos de carbono; R6 es un radical seleccionado de entre hidrógeno, hidroxilo, o

m es un número entero igual a por lo menos 1, por ejemplo, desde 1 a aproximadamente 15 o más, y de manera deseable desde 1 a aproximadamente 8; n es un número entero igual a por lo menos 1, por ejemplo, 1 a aproximadamente 40 o más, y de manera deseable entre aproximadamente 2 y aproximadamente 10; y p es 0 o 1.

Los ejemplos típicos de oligómeros de éster acrílico correspondientes a fórmula general anterior incluyen di-, tri- y tetraetileneglicol dimetacrilato; di(pentametileneglicol)dimetacrilato; tetraetileneglicol diacrilato; tetraetileneglicol di(cloroacrilato); diglicerol diacrilato; diglicerol tetrametacrilato; butileneglicol dimetacrilato; neopentilglicol diacrilato; y trimetilolpropano triacrilato.

Mientras pueden ser deseables ésteres de di- y otros poliacrilato, y particularmente los ésteres de poliacrilato descritos en los párrafos precedentes, también pueden usarse los ésteres monofuncionales de acrilato (ésteres que contienen un grupo acrilato).

Pueden elegirse compuestos adecuados de entre ciclohexilmetacrilato, tetrahidrofurfuril metacrilato, hidroxietil acrilato, hidroxipropil metacrilato, t-butilaminoetil metacrilato, cianoetilacrilato, y cloroetil metacrilato.

Otra clase útil de materiales son el producto de reacción de materiales con funcionalidad (met)acrilato, que contienen hidroxilo o amino, y poliisocianato en proporciones adecuadas, de modo que convierten todos los grupos isocianato a grupos uretano o ureido, respectivamente.

Los ésteres de uretano o urea (met)acrilato así formados pueden contener grupos funcionales hidroxi o amino en la porción no acrilato de los mismos. Los ésteres de (met)acrilato adecuados para el uso pueden ser elegidos de entre aquellos de la fórmula

donde X es seleccionado de -O -- y

donde R9 es seleccionado de entre hidrógeno o alquilo menor, de 1 hasta 7 átomos de carbono; R7 es seleccionado de hidrógeno, halógeno (tal como cloro) o alquilo (tal como radicales metilo y etilo); y R8 es un radical orgánico divalente seleccionado de entre alquileno de 1 hasta 8 átomos de carbono, fenileno y naftileno.

Debido a una reacción apropiada con un poliisocianato, estos grupos dan como resultado un monómero de la siguiente fórmula general:

donde n es un número entero de 2 a aproximadamente 6; B es un radical orgánico polivalente seleccionado de radicales alquilo, alquenilo, cicloalquilo, cicloalquenilo, arilo, alcarilo, alcarilo y heterocíclicos tanto sustituidos como no sustituidos, y combinaciones de ellos; y R7, R8 y X tienen los significados dados anteriormente.

Dependiendo de la naturaleza de B, estos ésteres de (met)acrilato con enlaces de urea o uretano pueden tener pesos moleculares que los colocan en la clase de los oligómeros (tal como aproximadamente 1,000 g/mol hasta aproximadamente 5,000 g/mol) o en la clase de los polímeros (tal como aproximadamente mayor que 5,000 g/mol).

Desde luego, también pueden usarse combinaciones de estos monómeros de (met)acrilato.

De manera deseable, el componente curable anaeróbicamente comprende por lo menos un grupo éster de acrilato o metacrilato.

De manera deseable, el componente curable anaeróbicamente es elegido de entre por lo menos uno de epoxi (met)acrilatos, uretano (met)acrilatos, uretano di(met)acrilatos, alquilo (met)acrilatos, estearil (met)acrilatos, isocianurato (met)acrilatos, bisfenol-A-(met)acrilatos, bisfenol-A-(met)acrilatos etoxilados, bisfenol-F-(met)acrilatos, bisfenol-F-(met)acrilatos etoxilados, bisfenol-A di(met)acrilatos, bisfenol-A-di(met)acrilatos etoxilados, bisfenol-F-di(met)acrilatos, y bisfenol-F-di(met)acrilatos etoxilados.

Por ejemplo, el componente curable anaeróbicamente puede incluir (como un monómero curable anaeróbicamente) diisocianatos protegidos con hidroxietil metacrilato, tal como:

el cual es HEMA-IPDI-HEMA con un punto de fusión de aproximadamente 72-74 °C: o

que es HEMA-hMDI-HEMA con un punto de fusión de aproximadamente 75-85 °C: o

que es HEMA-6HXDI-HEMA (este material es "RRT600" en los ejemplos abajo) con un punto de fusión de aproximadamente 75-85 °C: o

que es Glicerol Dimetacrilato-6HXDI- Glicerol Dimetacrilato (este material es "4RRT600" en los ejemplos abajo) con un punto de fusión en el intervalo de aproximadamente 75 a aproximadamente 85 °C.

Las composiciones de la invención pueden incluir también otros componentes convencionales, tales como iniciadores por radicales libres, acelerantes por radicales libres, inhibidores de generación de radicales libres, así como catalizadores metálicos, tales como hierro y cobre.

Dentro de las composiciones de la invención pueden incorporarse varios iniciadores bien conocidos de polimerización por radicales libres, incluyendo sin limitación, hidroperóxidos, tales como CHP, para-mentano hidroperóxido, t-butil hidroperóxido ("TBH") y t-butil perbenzoato. Otros peróxidos incluyen benzoil peróxido, dibenzoil peróxido, 1,3-bis(tbutilperoxiisopropil)benceno, diacetil peróxido, butil 4,4-bis(t-butilperoxi)valerato, p-clorobenzoil peróxido, cumeno hidroperóxido, t-butil cumil peróxido, t-butil perbenzoato, di-t-butil peróxido, dicumil peróxido, 2,5-dimetil-2,5-ditbutilperoxihexano, 2,5-dimetil-2,5-di-t-butil-peroxihex-3-ino, 4-metil-2,2-di-t-butilperoxipentano y combinaciones de ellos.

Tales compuestos de peróxido son empleados típicamente en la presente invención en el intervalo de desde aproximadamente 0.1 a aproximadamente 10 por ciento en peso, sobre la base de la totalidad del peso de la composición, siendo deseable aproximadamente 1 a aproximadamente 5 por ciento en peso.

Si se desea, el componente iniciador puede estar encapsulado. Por ejemplo, el componente iniciador puede ser un peróxido encapsulado, por ejemplo, benzoil peróxido encapsulado.

Las composiciones de la presente invención pueden comprender además espesantes y/o agentes de relleno.

Como se mencionó anteriormente, se notará que la composición de la invención puede incluir especies no reactivas, incluyendo resinas. Tales componentes no participan en una reacción anaeróbica de curado. Son no reactivos. Sin embargo, tales componentes pueden convertirse en parte del producto curado, habiendo sido incorporados allí durante el curado de otros componentes. Los ejemplos de tales especies no reactivas incluyen: sílice pirógena, polietileno, PTFE, mica, cera de poliamida, dióxido de titanio, sulfato de bario.

La presente invención también suministra métodos para la preparación y uso de las composiciones adhesivas anaeróbicas de la invención, así como de los productos de reacción de la composiciones.

Las composiciones de la presente invención pueden ser preparadas usando métodos convencionales que son bien conocidos por aquellas personas expertas en la técnica. Por ejemplo, los componentes de la composición de la invención pueden ser mezclados juntos en cualquier orden conveniente consistente con los papeles y funciones que van a realizar los componentes en la composiciones. Pueden emplearse técnicas convencionales de mezcla usando aparatos conocidos.

El componente de (met)acrilato puede comprender de aproximadamente 25 a aproximadamente 95 por ciento en peso de la composición o puede comprender de aproximadamente 40 a aproximadamente 90 por ciento en peso de la composición, tal como de aproximadamente 45 a aproximadamente 85 por ciento, por ejemplo, tal como aproximadamente 45 a aproximadamente 70 por ciento en peso, sobre la base de la totalidad del peso de la composición.

Breve descripción de los dibujos

Sólo a modo de ejemplo, se describirán realizaciones de la invención, haciendo referencia a los dibujos acompañantes en los cuales:

Las figuras 1 a 7 son figuras que ilustran el Esfuerzo Promedio de Torsión de Ruptura (en Nm) logrado para los ensambles de tuerca y tornillo, como se exponen abajo en los ejemplos 1 a 7.

Las figuras 8 a 12 muestran resultados de prueba de los ejemplos de abajo y muestran el Esfuerzo Promedio de Torsión de Ruptura (en Nm) para diferentes sustratos.

Las figuras 13 y 14 muestran resultados de prueba de los ejemplos de abajo y muestran el Esfuerzo Promedio de Torsión de Ruptura (en Nm) sobre fosfato de zinc a diferentes temperaturas.

Las figuras 15 a 17 muestran resultados de prueba de los ejemplos de abajo y muestran el Esfuerzo Promedio de Torsión de Ruptura (en Nm) en fosfato de zinc o tornillos de óxido negro y tuercas de acero templado, a diferentes temperaturas.

Descripción detallada

Abajo en la tabla 1 se da un ejemplo de una composición que puede ser considerada una base para formular (100 %) formulaciones anaeróbicas sólidas:

Tabla 1: Formulación anaeróbica sólida

Las resinas y monómeros están en general en forma sólida a temperatura ambiente y tienen un punto de fusión de <100 °C. De manera deseable, el componente de monómero anterior es todo un monómero sólido, pero opcionalmente puede incluir hasta aproximadamente 20 % (de la totalidad de la composición en peso) de monómero líquido. El monómero líquido puede ser añadido directamente como un líquido a la composición o puede estar encapsulado. Cuando está encapsulado, el monómero encapsulado puede estar presente en una cantidad de hasta aproximadamente 20 % (de toda la composición, en peso).

En la tabla 2 abajo se dan ejemplos generales de tipos de materiales que podrían ser usados.

Tabla 2: Ejemplos de tipos de resinas, monómero e iniciadores que pueden ser usados para preparar (100 %) formulación anaeróbica sólida.

Preparación

Las materias primas son formuladas juntas a una temperatura justo por encima del punto de fusión de los componentes individuales. Cuando la formulación tiene una apariencia homogénea, se permite que enfríe hasta temperatura ambiente. En este punto, es sólida. Éste sólido es a continuación molido hasta dar un polvo fino (tamaño de partícula 20-500 pm). Esto puede ser logrado usando un molino de bolas criogénico. El polvo resultante fluye libremente y no contiene ningún aglomerado grande.

Aplicación

El sustrato que va a ser recubierto, en la mayoría de los casos un tornillo, es calentado hasta aproximadamente 80 °C. El polvo es dispensado sobre el tornillo caliente. Cuando toca el tornillo caliente, el polvo funde y fluye alrededor de las roscas de los tornillos. La extensión de la cobertura producida puede ser controlada por diferentes factores tales como temperatura de los tornillos, y viscosidad en estado fundido del polvo. A medida que disminuye la temperatura de los tornillos, el recubrimiento solidifica. El proceso puede ser acelerado mediante enfriamiento activo, por ejemplo, colocando los sustratos en un congelador.

La composición de la invención puede ser así suministrada como un polvo fino. Puede ser aplicada a una temperatura menor que 100 °C. Puede tener un perfil variable porque puede variarse la cantidad de material particulado que se aplica, para adecuar la aplicación en cuestión. Es un sistema curable anaeróbicamente, entonces no es posible el curado en presencia de aire, indicando que una composición de la invención muestra gran estabilidad hasta que es colocada en un ambiente donde se excluye el oxígeno (aire). Muestra resistencia superior a la vibración. También muestra desempeño térmico mejorado. También tiene resistencia química mejorada. También puede ser utilizado con sistemas de aplicación actuales, por ejemplo, sin modificar el equipo de dispensación actual.

Ejemplos

Las formulaciones de los Ejemplos 1 a 7 abajo fueron preparadas como se describió anteriormente bajo "Preparación" y fueron aplicadas a un tornillo como se describió bajo el encabezado "Aplicación".

La prueba fue llevada a cabo (para los ejemplos 1 a 7) mediante aplicación a tornillos M10 x 1.5. Se probaron tres sustratos diferentes, como sigue:

1) tornillos de acero templado recubiertos con óxido negro, con tuercas de acero templado (BO/MS)

2) tuerca y tornillo de acero templado recubiertos con fosfato de zinc (ZnP)

3) tuerca y tornillo de acero inoxidable (SS)

Para cada prueba se usaron cinco de aquellos tornillos y se tomó un valor promedio. Continuación se aplicaron tuercas de tipo apropiado como se describió anteriormente, a los tornillos a un esfuerzo de torsión de > 1 N.m, para iniciar el curado anaeróbico. Después de por lo menos 60 minutos, se midió el esfuerzo Promedio de Torsión de Ruptura requerido para mover la tuerca respecto al tornillo, de acuerdo con ISO 10964. Se midió de nuevo el esfuerzo de torsión de ruptura, 24 y 72 horas después de la preparación del ensamble de tuerca y tornillo. En las figuras 1 a 7 se exponen los resultados de la prueba de los Ejemplos 1 a 7.

Todos los porcentajes son porcentajes en peso, sobre la base de la totalidad del peso de la composición.

Ejemplo 1

En la figura 1 se exponen los resultados de la prueba con una composición de la invención de acuerdo con el Ejemplo 1.

Ejemplo 2

Los resultados de la prueba con una composición de la invención de acuerdo con el Ejemplo 2 son presentados en la figura 2.

Ejemplo 3

Los resultados de la prueba con una composición de la invención de acuerdo con el Ejemplo 3 son presentados en la figura 3.

Ejemplo 4

Los resultados de la prueba con una composición de la invención de acuerdo con el Ejemplo 4 son presentados en la figura 4.

Ejemplo 5

Los resultados de la prueba con una composición de la invención de acuerdo con el Ejemplo 5 son presentados en la figura 5.

Ejemplo 6

Los resultados de la prueba con una composición de la invención de acuerdo con el Ejemplo 6 son presentados en la figura 6.

Ejemplo 7

Los resultados de la prueba con una composición de la invención de acuerdo con el Ejemplo 7 son presentados en la figura 7.

Las composiciones curables anaeróbicamente detalladas anteriormente en los Ejemplos 1 a 7 suministraron excelente desempeño adhesivo sobre una variedad de sustratos, es decir acero templado recubierto con óxido negro, acero templado recubierto con fosfato de zinc fosfato y acero inoxidable. Se logró la fortaleza completa de curado dentro de 72 horas de haberse preparado el ensamble de tuerca y tornillo. Esto fue confirmado mediante la medición de los valores de esfuerzo de torsión de separación de acuerdo con ISO 10964, cuyos resultados son dados en las figuras 1 a 7. Dado que este es el primer ejemplo conocido de una composición curable anaeróbicamente que está en forma particulada fluida, no puede darse comparación directa, pero el desempeño de esta composición de bloqueo de roscas es por lo menos comparable con las composiciones anaeróbicas líquidas estándar u otras de bloqueador de rosca aplicado previamente.

Ejemplo 8 resinas y materias primas

Ejemplos de materiales de partida usados en la síntesis de resina:

Polioles:

Poliester polioles (semi) cristalinos tales como aquellos disponibles de Evonik bajo el nombre comercial Dynacoll, por ejemplo, Dynacoll 7380, 7381, 7362

Isocianatos:

Toluen diisocianato

Metilen difenil isocianato

Xililen diisocianato hidrogenado

Agentes de protección:

Hidroxietil metacrilato

Glicerol dimetacrilato

Ejemplo de síntesis de resina:

Se cargaron Dynacoll 7380 (90.89 g), BHT (hidroxitolueno butilado) (0.03 g), MEHQ (4-metoxifenol) (0.03 g) y ácido fosfórico (0.007 g) al recipiente de reacción y se mezcló mientras se calentaba a 120 °C. Se permitió que bajara la temperatura y se mezcló durante 20 minutos a 100 °C. Se añadió DBTDL (dibutil estaño dilaurato) (0.037 g) con mezcla y a continuación se añadió lentamente el TDI (toluen diisocianato) (6.28g) dentro del recipiente, manteniendo la temperatura a 100 °C a lo largo de la reacción. Se continuó la mezcla durante 2-3 horas o hasta que el % en peso de isocianato (NCO) alcanzó el equilibrio. Se tituló el NCO remanente. Se añadió 90 % del HEMA (hidroxietil metacrilato) requerido ( ~2.5 g), sobre la base del título. Se añadió DBTDL (0.037 g). Se permitió que reaccionara durante 3 horas y se vigiló el consumo de NCO mediante titulación. Cuando el % de NCO remanente era >0.2 % se cargó la segunda adición calculada de HEMA. Se detuvo la reacción cuando el contenido de NCO era <0.2 %.

Ejemplo 9

Se formuló la resina preparada en el Ejemplo 8 anteriormente, con otros componentes, para formar una composición de la invención, como sigue:

Los resultados de la velocidad de curado sobre diferentes sustratos, como se llevan a cabo de acuerdo con ISO 10964, son mostrados en la figura 8.

Ejemplo 10

La resina preparada en el Ejemplo 8 anterior fue formulada con otros componentes, para formar una composición de la invención como sigue:

Los resultados de la velocidad de curado sobre diferentes sustratos, como se llevan a cabo de acuerdo con ISO 10964, son mostrados en la figura 9.

Ejemplo 11

La resina preparada en el Ejemplo 8 anterior fue formulada con otros componentes, para formar una composición de la invención como sigue:

Los resultados de la velocidad de curado sobre diferentes sustratos, como se llevan a cabo de acuerdo con ISO 10964, son mostrados en la figura 10.

Ejemplo 12

La resina preparada en el Ejemplo 8 anterior fue formulada con otros componentes, para formar una composición de la invención como sigue:

Los resultados de la velocidad de curado sobre diferentes sustratos, como se llevan a cabo de acuerdo con ISO 10964, son mostrados en la figura 11.

Ejemplo 13

La resina preparada en el Ejemplo 8 anterior fue formulada con otros componentes, para formar una composición de la invención como sigue:

Los resultados del esfuerzo de torsión de ruptura sobre diferentes sustratos, como se lleva a cabo de acuerdo con ISO 10964, son mostrados en la figura 12.

Ejemplo 14

La resina preparada en el Ejemplo 8 anterior fue formulada con otros componentes, para formar una composición de la invención como sigue:

Los resultados de fortalezas en caliente sobre fosfato de zinc, como se lleva a cabo de acuerdo con ISO 10964, son mostrados en la figura 13.

Ejemplo 15

La resina preparada en el Ejemplo 8 anterior fue formulada con otros componentes, para formar una composición de la invención como sigue:

Los resultados de fortalezas en caliente sobre fosfato de zinc, como se lleva a cabo de acuerdo con ISO 10964, son mostrados en la figura 14.

Ejemplo 16

Se preparó una composición de la invención para uso como una formulación sellante de brida aplicada previamente, con la siguiente composición:

En la formulación anterior también pueden usarse una formulación con peróxidos típicos tales como cumeno hidroperóxido y para mentano hidroperóxido, en lugar de las microcápsulas de benzoil peróxido.

Se aplicó esta formulación sellante de brida aplicada previamente, sobre una superficie de aluminio de una brida de apareamiento, a 80 °C usando un sistema de dispensación de producto fundido en caliente unido a un robot, y se dejó enfriar. El material es seco al tacto en menos de 5 minutos.

Se ensamblaron las partes de apareamiento y sometieron a esfuerzo de torsión a 10Nm. Se realizó una prueba de sellado instantáneo 2 minutos después del ensamble. No hubo fuga cuando se probó contra aire a 1 bar (0.1 MPa) de presión. A continuación se permitió el curado de producto durante 24 horas a temperatura ambiente. Se realizó una prueba de presión adicional contra aire a 6 bar (0.6 MPa) durante 1 hora. De nuevo, no se observó fuga.

Se midió la adhesión (resistencia a la tracción) de acuerdo con ISO 4587, aplicando la formulación sellante de brida aplicada previamente, sobre la superficie de un esfuerzo cortante y ensamblando la unión con un segundo esfuerzo cortante, aplicando 4 bar (0.4MPa) de presión. A continuación se exponen los resultados, después de curado durante 72 horas a temperatura ambiente.

Ejemplo 17

Se preparó una formulación como sigue:

Se calentó a 80 °C esta formulación y se colocó una muestra del material fundido entre dos placas de vidrio y se sujetó con una pinza. Se colocó alambre de llenado (250 pm) entre las placas de vidrio, para suministrar un espacio para crear una película suave. Se colocaron las placas de vidrio con la formulación anaeróbica fundida, nuevamente en el horno durante 20 minutos para permitir que se esparciera la formulación, suministrando una película delgada al mismo nivel. Se retiraron las placas del horno y se las dejó enfriar. Se cortó en tiras la cinta/película sólida a temperatura ambiente y se la aplicó a las partes roscadas, de acuerdo con una la necesidad.

A continuación se aplicó la cinta a los tornillos de ZnP (fosfato de zinc) ZnP y después de ello se sometieron las tuercas a esfuerzo de torsión. Debe notarse que no se requiere de la fusión para aplicar las composiciones de la invención, en este caso en forma de cinta. Se aplicó la película/cinta a los tornillos de ZnP fríos. No se requirió calor para aplicar la cinta adhesiva (sólida). Ella es suficientemente flexible para permitir la aplicación. A continuación se permitió que curara a temperatura ambiente durante 16 a 17 horas.

Las primeras muestras preparadas tenían la formulación anterior, pero no tenían microcápsulas de peróxido. Se probaron los esfuerzos de torsión de ruptura, de acuerdo con ISO 10964 y los resultados son como sigue:

Se preparó un segundo conjunto de muestras, esta vez incluyendo las microcápsulas de peróxido. Esta segunda formulación contiene microcápsulas de peróxido y muestra un incremento significativo en la fortaleza del esfuerzo de torsión, como sigue:

En la figura 15 muestra una comparación del Esfuerzo Promedio de Torsión de Ruptura para las dos formulaciones.

Ejemplo 18

Se preparó una cinta como se describió anteriormente en el Ejemplo 16 y usando la siguiente formulación del Ejemplo 18:

Se aplicó la cinta a tornillos de óxido negro y tuercas de acero templado, y se curó durante 1 hora, durante la noche (24 horas), y 1 semana (168 horas) a temperatura ambiente (TA). Se probaron los esfuerzos de torsión de ruptura de acuerdo con ISO 10964 y los resultados son como sigue:

En la figura 16 se muestra una comparación del Esfuerzo Promedio de Torsión de Ruptura para estas pruebas.Ejemplo 19

Se preparó una cinta como se describió anteriormente en el Ejemplo 16 y usando la siguiente formulación del Ejemplo 19:

Se aplicó la cinta a tuercas y tornillos de ZnP y se curó durante la noche (24 horas), a temperatura ambiente (TA). Se probaron los esfuerzos de torsión de ruptura de acuerdo con ISO 10964 a diferentes temperaturas, y los resultados son como sigue:

24 h @ TA sobre tuercas y tornillos de ZnP

Fortalezas en caliente

Muestras curadas durante 24 h y probadas @ 100 °C

Muestras curadas durante 24 h y probadas @ 120 °C

Muestras curadas durante 24 h y probadas @ 150 °C

En la figura 17 se muestra una comparación de los Esfuerzos Promedio de Torsión de Ruptura para estas pruebas.

En los Ejemplos:

Resina de PU con metacrilato es resina de poliéster de uretano terminada en metacrilato (M.W. = 5,000 g/mol) (véase la discusión arriba)

CHP es cumeno hidroperóxido

La resina de vinil éster de Novolaca es: resina de fenol formaldehído de vinil éster de Novolaca (véase la discusión arriba) que tiene un peso molecular de aproximadamente 6,000 g/mol.

BPO caps son microcápsulas de benzoil peróxido

microcápsulas E2BDMA son bisfenol A dimetacrilato etoxilado en una concha de urea/formaldehído.

Las palabras "comprende/que comprende" y las palabras "que tiene/que incluye" cuando se usan en el presente documento haciendo referencia a la presente invención, son usadas para especificar la presencia de rasgos, integrantes, pasos o componentes establecidos, pero no excluye la presencia o adición de uno o más otros rasgos, integrantes, pasos o componentes o grupos de los mismos.

Se nota que ciertos rasgos de la invención, que son descritos, por claridad, en el contexto de realizaciones separadas, pueden ser suministrados también en combinación en una realización individual. A la inversa, diferentes rasgos de la invención que son descritos, por brevedad, en el contexto de una realización individual, pueden ser suministrados también separadamente o en cualquier subcombinación adecuada.

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Una composición curable anaeróbicamente que comprende:

(a) un componente curable anaeróbicamente, en donde el componente curable anaeróbicamente comprende:

(i) un componente de resina sólida, en donde el componente de resina es curable anaeróbicamente y

(ii) un monómero sólido curable anaeróbicamente; y

(b) un componente de curado para el curado del componente curable anaeróbicamente;

en donde el componente de resina y el monómero curable anaeróbicamente están cada uno con un punto de fusión en el intervalo de 30 °C a 100 °C, en donde dicho punto de fusión es medido mediante Calorimetría de Barrido Diferencial, y

en donde la composición es sólida y tiene un punto de fusión en el intervalo de 30 °C a 100 °C, en donde dicho punto de fusión es medido mediante Calorimetría de Barrido Diferencial.

2. Una composición para el bloqueo de roscas, que comprende una composición curable anaeróbicamente de acuerdo con la reivindicación 1.

3. Una composición de acuerdo con la reivindicación 1 en donde el componente curable anaeróbicamente actúa como un vehículo para por lo menos el componente de curado de la composición.

4. Una composición de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en donde la composición tiene un punto de fusión de 40 °C a 100 °C, preferiblemente de 50 °C a 100 °C, en donde dicho punto de fusión es medido mediante Calorimetría de Barrido Diferencial.

5. Una composición de acuerdo con la reivindicación 1 en donde la composición es suministrada en una forma de por lo menos dos partes y una primera parte comprende el componente de resina y una segunda parte comprende el monómero curable anaeróbicamente.

6. Una composición de acuerdo con cualquier reivindicación precedente en donde el componente curable anaeróbicamente está presente en una cantidad desde 80 % a 99 % en peso de la totalidad de la composición, por ejemplo, de 93 a 97 % en peso de la totalidad de la composición.

7. Una composición de acuerdo con las reivindicaciones 5 o 6 en donde el componente de resina está presente en una cantidad desde 10 a 60 % en peso sobre la base de la totalidad del peso de la composición, tal como desde 25 a 50 %, por ejemplo, desde 20 a 30 % en peso sobre la base de la totalidad del peso de la composición.

8. Una composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7 en donde el monómero curable anaeróbicamente está presente en una cantidad desde 40 a 90 %, tal como desde 45 a 85 %, por ejemplo, desde 45 a 70 % en peso sobre la base de la totalidad del peso de la composición.

9. Una composición de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en donde el componente de curado está presente en una cantidad desde 0.1 a 10 %, tal como desde 1 a 5 %, por ejemplo, 5 % en peso sobre la base de la totalidad del peso de la composición, y/o en donde el componente de curado comprende un peróxido encapsulado.

10. Una composición de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, suministrada en forma sólida curable o en forma sólida curable no pegajosa.

11. Un artículo, por ejemplo, un tornillo o tuerca, al cual se ha aplicado una composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.