BR112019026054A2

BR112019026054A2 - Espuma elastomérica suportada, junta ou arruela de vedação seca e método para formar uma espuma de vedação seca

Info

Publication number: BR112019026054A2
Application number: BR112019026054-4A
Authority: BR
Inventors: Gardner John; John Gardner; Wiesemann Amadeus; Amadeus Wiesemann
Original assignee: W. L. Gore & Associates, Inc.; W. L. Gore & Associates Gmbh
Priority date: 2017-06-15
Filing date: 2017-10-04
Publication date: 2020-06-23
Also published as: US20200190278A1; KR20200019708A; KR102332963B1; US11512179B2; JP6875562B2; CN110753809B; CA3064285A1; CN110753809A; CA3064285C; CA3064196A1; JP6985427B2; EP3638929A1; JP2020524096A; CA3064184C; US20210147719A1; CN110770481A; US11326037B2; CN110770481B; ES2898927T3; EP3638928A1

Abstract

Uma espuma elastomérica suportada (100) inclui uma matriz elastomérica (102) formada por um elastômero e que inclui uma região de reforço (104) e uma região espumada (106). A região espumada inclui células preenchidas com gás (108) no elastômero, e a região de reforço inclui uma camada porosa que possui uma rede interconectada de poros pelo menos parcialmente embebida com o elastômero. A espuma pode incluir um adesivo em uma superfície da espuma. Uma vedação compressível incluindo um corpo compressível, que pode ser espuma elastomérica, também pode incluir um padrão de regiões adesivas descontínuas sobre as quais o corpo compressível pode se deformar para formar uma vedação.

Description

“ESPUMA ELASTOMÉRICA SUPORTADA, JUNTA OU ARRUELA DE VEDAÇÃO SECA E MÉTODO PARA FORMAR UMA ESPUMA DE VEDAÇÃO SECA” REFERÊNCIA CRUZADA AOS PEDIDOS RELACIONADOS

[0001] O presente pedido reivindica benefício ao Pedido Provisório Norte Americano No. 62/520.421 depositado em 15 de junho de 2017, cuja divulgação completa é incorporada aqui por referência na íntegra para todos os efeitos.

CAMPO TÉCNICO

[0002] A presente divulgação se refere, de forma geral, a espumas elastoméricas suportadas. Mais especificamente, a presente divulgação se refere a uma espuma de matriz elastomérica suportada para vedar conexões.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0003] Muitas indústrias empregam vedantes para impedir a intrusão de líquidos entre elementos físicos em produtos ou estruturas. Selantes comuns incluem tintas, calafetagens, materiais poliméricos, O-rings (anel de vedação) e juntas ou similares, e variam de acordo com a aplicação específica. O setor aéreo, em particular, emprega selantes para proteger várias interfaces com o intuito de evitar a corrosão e a degradação da superfície, por exemplo, devido à intrusão de água ou de produtos químicos.

[0004] Um dos materiais frequentemente empregados pela indústria aeronáutica é um material de polissulfeto líquido em duas partes, usado para aumentar a proteção de várias interfaces contra corrosão e degradação da superfície. Essa prática pode ser usada para proteger os suportes instalados ao longo da estrutura, entre outros conjuntos. Por exemplo, um material (tal como alumínio, plástico reforçado com fibra ou compósito de carbono) pode ser anexado a uma seção da estrutura da aeronave usando parafusos ou rebites. Um instalador pode aplicar o material selante líquido entre as peças conectadas e afixar o suporte na estrutura usando rebites. À medida que os rebites são apertados, a pressão das cabeças dos rebites espalha o selante. Normalmente, o selante deve poder curar à temperatura ambiente por longos períodos de tempo, por exemplo, 72 horas ou mais, dependendo do tipo de selante. Esse processo é demorado, requer técnicas cuidadosas de mistura e aplicação e geralmente requer equipamento de proteção individual (PPE) e ventilação devido aos compostos orgânicos voláteis (VOC) emitidos.

[0005] Os projetos tradicionais que fazem uso de materiais “selantes secos”, tais como anéis de vedação, rebites ou outras estruturas flexíveis, exigem posicionamento e pressão precisos para serem eficazes e podem sofrer degradação ao longo do tempo devido ao ataque de produtos químicos. Os materiais selantes secos que podem resistir aos ataques químicos geralmente apresentam deficiências com baixas temperaturas de operação e nível de adaptação. Os selantes líquidos, que podem se adaptar mais facilmente às geometrias de interface específicas, sofrem com deficiências nos procedimentos difíceis de instalação e não podem ser facilmente removidos depois de ajustados sem quebrar a vedação. Além disso, selantes líquidos de polissulfeto, por si só, geralmente não podem ser eficazes após exposição prolongada a certas químicas severas, tais como o fluido hidráulico de éster fosfato. Consequentemente, existe a necessidade de tecnologias de vedação que possam operar em uma variedade de perfis de interface sem sacrificar a durabilidade ou a resistência ao ataque químico.

RESUMO

[0006] Em uma modalidade, a presente divulgação refere- se a uma espuma elastomérica suportada. A espuma elastomérica suportada inclui uma matriz elastomérica formada por um elastômero que inclui uma região espumada e uma região de reforço. A região espumada inclui uma pluralidade de células preenchidas com gás definidas no elastômero; e a região de reforço inclui uma camada porosa que possui uma rede interconectada de poros pelo menos parcialmente embebida com o elastômero. Em certas modalidades, a região de reforço pode ser formada a partir de um filme ou membrana de politetrafluoretileno expandido (ePTFE) impregnado com elastômero. Em várias modalidades, a região de reforço pode ser formada a partir de qualquer camada de polímero poroso adequada, tal como uma camada de poli(éter-éter-cetona) (PEEK) ou semelhante. Em várias outras modalidades, a região de reforço pode ser formada a partir de qualquer camada porosa adequada, tal como uma camada de tecido de fibra de vidro ou uma camada de tecido não tecido.

[0007] De acordo com algumas modalidades, a camada porosa pode ser totalmente embebida com o elastômero. De acordo com algumas modalidades, a região de reforço pode ser uma primeira região de reforço e a espuma elastomérica pode incluir uma segunda região de reforço, incluindo uma segunda camada porosa com uma segunda rede interconectada de poros pelo menos parcialmente embebida com o elastômero. A primeira região de reforço e a segunda região de reforço podem ser posicionadas em lados opostos da região espumada.

[0008] De acordo com algumas modalidades, a região de reforço é substancialmente livre de células preenchidas com gás. Por exemplo, de acordo com algumas modalidades, a camada porosa incorporada na região de reforço possui um tamanho de poro menor que o tamanho de partícula do agente espumante usado para formar as células preenchidas com gás na região espumada, de modo que o agente espumante seja impedido de penetrar e se expandir no interior da região de reforço. De acordo com algumas modalidades, a matriz elastomérica pode incluir vários elastômeros que podem ser misturados para formar a matriz elastomérica. As células fechadas preenchidas com gás podem possuir um tamanho médio de célula (diâmetro) de cerca de 5 μm a cerca de 700 μm.

[0009] De acordo com algumas modalidades, a camada porosa na região de reforço pode ser formada por vários materiais.

Por exemplo, em algumas modalidades, a camada porosa pode incluir qualquer um de, ou qualquer combinação adequada de, um material de tecido, material de tecido não tecido, membrana polimérica ou material poroso não polímero. De acordo com algumas modalidades, a camada porosa pode incluir um filme de fluoropolímero expandido, um filme de politetrafluoretileno expandido (ePTFE), um tecido de poli(éter-éter-cetona) (PEEK), um tecido não tecido de PEEK, um tecido de fibra de vidro, um tecido não tecido de fibra de vidro ou outro material poroso adequado. De acordo com algumas modalidades específicas, a camada porosa pode incluir um filme de ePTFE que possui uma espessura de 8 µm a 35 µm, ou de 1 µm 100 µm.

[0010] De acordo com algumas modalidades, a espuma elastomérica suportada pode ser formada com várias espessuras ou configurações. Por exemplo, de acordo com algumas modalidades, a espuma pode ser formada em uma folha com uma espessura de 85 µm a 2.000 µm, que pode ser formada em um rolo.

[0011] De acordo com algumas modalidades, a matriz elastomérica pode incluir um ou mais dentre um elastômero de silicone, fluorossilicone ou um perfluoropoliéter. De acordo com algumas modalidades, o elastômero pode incluir um fluoroelastômero. A região espumada pode ser formada a partir de uma mistura de espumas incluindo qualquer elastômero adequado e um agente espumante, por exemplo, um agente espumante químico adicionado ao elastômero, um agente espumante seco ativado por calor, ou esferas de polímero expansível ativadas por calor. De acordo com algumas modalidades, a região espumada possui uma espessura de 90 μm a 1.850 μm.

[0012] De acordo com algumas modalidades, a espuma pode se deformar até uma distensão de até 85% sob tensão de 16 MPa. De acordo com várias modalidades, a espuma exibe um conjunto de compressão tão baixo quanto ou inferior a 11% quando submetida a uma deformação inicial de 25%. A espuma pode ser substancialmente inerte a produtos químicos, como combustíveis, e capaz de formar uma vedação à prova de combustível, sob compressão. Por exemplo, de acordo com algumas modalidades, a espuma absorve menos de 2,0% de combustível JP-8 em peso quando imersa por 20 horas com compressão e pode impedir a intrusão de líquidos quando a espuma é inserida em uma interface de acordo com um teste de intrusão de líquidos quando a espuma é submetida a uma deformação compressiva igual ou inferior a 15%. De acordo com algumas modalidades, a espuma pode permanecer operável para selar uma interface contra intrusão de líquidos em uma faixa de temperaturas de -50ºC a pelo menos 100ºC.

[0013] De acordo com várias modalidades, uma espuma elastomérica suportada pode incluir um revestimento de liberação removível conectado a uma região de reforço ou região espumada, que pode ser removido antes da instalação e pode incluir um segundo revestimento de liberação removível conectado a outra das regiões de reforço e espumada.

[0014] De acordo com várias modalidades, uma espuma elastomérica suportada pode incluir um tratamento adesivo em uma superfície ou em ambas as superfícies. O tratamento adesivo pode incluir um padrão de regiões adesivas descontínuas ligadas com pelo menos uma, de uma primeira superfície ou uma segunda superfície da matriz elastomérica, em que a matriz elastomérica é operável para se adaptar em torno das regiões adesivas para evitar a entrada de fluido quando a espuma elastomérica é comprimida em uma direção perpendicular a qualquer superfície. A deformação da espuma elastomérica sob compressão forma uma vedação que protege as regiões adesivas dentro da vedação contra a intrusão de fluido, que protege as regiões adesivas dos fluidos que podem ser reativos com o material adesivo, mas não com a espuma elastomérica. De acordo com várias modalidades, qualquer uma das espumas elastoméricas descritas aqui pode ser usada como uma junta de vedação seca, uma arruela de vedação seca ou outra forma de dispositivo de vedação seca.

[0015] Em outra modalidade, a presente divulgação refere- se a um método para formar uma espuma selante seca. O método inclui fornecer uma camada porosa que possui uma rede interconectada de poros e moldar uma mistura líquida de um elastômero e um agente espumante com a camada porosa. A mistura líquida é pelo menos parcialmente embebida, ou em algumas modalidades, totalmente embebida, na camada porosa.

O agente espumante é ativado para criar uma pluralidade de células fechadas na mistura líquida. O conjunto da camada porosa pelo menos parcialmente embebida e a região espumada com a pluralidade de células fechadas é curada para formar uma matriz elastomérica contendo uma região de reforço que inclui a camada porosa e uma região espumada contendo a pluralidade de células fechadas.

[0016] De acordo com algumas modalidades, os métodos aqui descritos podem incluir o fornecimento de uma segunda camada porosa que inclui uma segunda rede interconectada de poros,

posicionando a segunda camada porosa em um segundo lado da mistura líquida oposta ao primeiro lado, de modo que a mistura líquida molhe a segunda camada porosa e cure o elastômero para formar a matriz elastomérica contendo uma segunda região de reforço que inclui a segunda camada porosa.

[0017] De acordo com várias modalidades, um adesivo pode ser aplicado a pelo menos uma primeira superfície e/ou uma segunda superfície da matriz elastomérica. A aplicação do adesivo pode incluir a aplicação de um padrão de regiões adesivas descontínuas a pelo menos uma primeira superfície e/ou segunda superfície. De acordo com algumas modalidades, a aplicação do adesivo pode incluir a aplicação de um adesivo facial em pelo menos uma da primeira superfície e segunda superfície.

[0018] De acordo com algumas modalidades, o elastômero pode incluir um fluoroelastômero termoendurecido e o agente espumante é um agente espumante ativado por calor; de modo que a ativação do agente espumante inclua o aquecimento da mistura líquida a uma temperatura de ativação, de modo que o ciclo de aquecimento aumente drasticamente o tamanho da pluralidade de células fechadas preenchidas com gás. A temperatura de ativação pode estar na faixa de 100°C a cerca de 160ºC; e a etapa de ativação pode incluir o aquecimento da mistura líquida até a temperatura de ativação durante 1 a 10 minutos. Em alguns casos, a etapa de ativação também pode curar parcialmente a matriz elastomérica. Uma etapa de cura subsequente pode incluir o aquecimento da mistura líquida a uma temperatura de cura de aproximadamente 75ºC a 125ºC durante 5 a 180 minutos.

[0019] Em outra modalidade, a presente divulgação se refere a uma vedação compressível, incluindo um corpo compressível e um padrão de regiões adesivas descontínuas formadas por um adesivo conectado com pelo menos uma primeira superfície e/ou uma segunda superfície do corpo compressível. De acordo com algumas modalidades, o corpo compressível é uma espuma elastomérica que pode incluir uma matriz elastomérica formada com um elastômero espumado, tal como descrito acima, com ou sem uma região de reforço. O corpo compressível é operável para estar em conformidade com o padrão das regiões adesivas para evitar a entrada de fluido através do padrão quando a vedação compressível é comprimida em uma direção perpendicular à primeira ou à segunda superfície.

[0020] De acordo com algumas modalidades, o corpo compressível possui uma primeira espessura e é operável para comprimir pelo menos 15% da primeira espessura sob uma tensão de compressão inferior a 1 MPa, e em que o padrão de regiões adesivas possui espessura inferior a 15% da primeira espessura.

[0021] De acordo com várias modalidades, o padrão de regiões adesivas descontínuas pode incluir várias geometrias específicas, incluindo, mas não se limitando a, qualquer uma, ou uma combinação de um arranjo de pontos adesivos circulares ou regiões adesivas quadradas. De acordo com algumas modalidades específicas, o padrão de regiões adesivas descontínuas inclui pontos circulares com diâmetros de cerca de 1 mm, espaçamento entre pontos de cerca de 2,2 mm e espessuras de cerca de 0,03 mm. Várias faixas específicas são possíveis de acordo com as modalidades. Por exemplo, as regiões adesivas podem possuir diâmetros (ou, se forem quadradas, possuirão comprimentos laterais) variando de cerca de 0,2 mm a cerca de 5 mm, de cerca de 0,2 a 1 mm ou de cerca de 1 mm a 5 mm. Cada região adesiva do padrão de regiões adesivas pode ser espaçada por uma distância que varia de cerca de 0,5 mm a cerca de 25 mm, por exemplo, de cerca de 1 mm a 20 mm ou de cerca de 2 mm a 5 mm. Em várias modalidades, as regiões adesivas podem ter espessuras menores ou iguais a 100 µm, menores ou iguais a 50 µm, menores ou iguais a 25 µm ou menores ou iguais a 10 µm. De acordo com algumas modalidades específicas, as regiões adesivas podem ter espessuras que variam de cerca de 10 μm a cerca de 100 μm; ou em algumas modalidades, de cerca de 10 μm a cerca de 50 μm, ou de cerca de 20 μm a cerca de 50 μm.

[0022] De acordo com várias modalidades, o adesivo pode incluir uma variedade de formas específicas de adesivo, incluindo, mas não se limitando a, adesivos sensíveis à pressão (PSA), tal como descrito nos exemplos abaixo.

Geralmente, os adesivos adequados podem ser depositados em uma forma líquida ou como fusão com calor, ou em uma forma comparável. De acordo com algumas modalidades, o tipo de adesivo pode ser um adesivo de silicone sensível à pressão de duas partes mistas. De acordo com outras modalidades, o tipo de adesivo pode ser um adesivo acrílico sensível à pressão ajustado com UV. Outras modalidades podem incluir materiais adesivos alternativos incluindo, mas não limitados a, silicone, acrílico, borracha butílica, acetato de vinila e etileno, borracha natural, nitrila, copolímero em bloco de estireno, poliuretano, ou qualquer mistura adequada dos materiais adesivos anteriores. O adesivo pode ser aplicado em um padrão de acordo com qualquer meio adequado, incluindo, por exemplo, passar o adesivo através de uma forma contendo um padrão de orifícios no corpo compressível ou imprimir o adesivo no corpo compressível.

[0023] De acordo com várias modalidades, o corpo compressível pode incluir uma variedade de formas específicas, incluindo, por exemplo, uma espuma elastomérica incluindo uma região espumada, incluindo uma pluralidade de células preenchidas com gás definidas pelo elastômero e uma região de reforço, incluindo uma camada porosa com uma rede interconectada de poros pelo menos parcialmente embebida com o elastômero; uma espuma não reforçada ou espuma de borracha; ou selante compressível comparável.

[0024] Em outra modalidade, a presente divulgação refere- se a um método para formar uma vedação compressível, incluindo a aplicação de um padrão de regiões adesivas descontínuas formadas por um adesivo a uma primeira superfície de um corpo compressível a uma espessura adesiva, a espessura do adesivo sendo suficientemente fina em comparação com uma espessura da vedação compressível, em que a vedação compressível é operável para se ajustar ao padrão de regiões adesivas descontínuas quando compactada. De acordo com algumas modalidades, a aplicação do padrão de regiões adesivas descontínuas inclui a aplicação removível de uma forma ao corpo compressível, onde a forma tem um padrão de orifício configurado para corresponder ao padrão de regiões adesivas descontínuas. O adesivo pode ser aplicado à forma e à primeira superfície através do padrão de orifícios da forma. De acordo com algumas modalidades alternativas, a aplicação do padrão de regiões adesivas descontínuas pode incluir a impressão do padrão de regiões adesivas descontínuas na primeira superfície. De acordo com algumas modalidades, o padrão de regiões adesivas pode ser curado aplicando-se um tratamento térmico ao adesivo ou, alternativamente, aplicando-se um tratamento com luz UV ao adesivo.

[0025] Estas e outras modalidades, juntamente com muitas de suas vantagens e características, são descritas de forma mais detalhada em conjunto com a descrição abaixo e com as figuras anexas.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0026] A presente divulgação será melhor compreendida em vista das figuras não limitativas anexadas.

[0027] A Figura 1 é uma vista em seção transversal lateral de uma modalidade da espuma elastomérica suportada.

[0028] A Figura 2 é uma vista em seção transversal lateral mostrando etapas exemplificativas para gerar uma espuma elastomérica suportada.

[0029] A Figura 3 é uma vista em seção transversal lateral mostrando uma segunda modalidade da espuma elastomérica suportada.

[0030] A Figura 4A é uma vista em seção transversal lateral mostrando uma modalidade da espuma elastomérica suportada pontilhada com um adesivo.

[0031] A Figura 4B é uma vista em seção transversal lateral mostrando uma modalidade da espuma elastomérica suportada com uma camada adesiva.

[0032] A Figura 5 é uma imagem de microscopia eletrônica de varredura (SEM) mostrando um primeiro exemplo de espuma elastomérica suportada com uma única membrana de reforço.

[0033] A Figura 6 é uma imagem de SEM mostrando um segundo exemplo de espuma elastomérica suportada com membranas duplas de reforço.

[0034] A Figura 7A é uma imagem de SEM mostrando um terceiro exemplo de uma espuma elastomérica suportada com membranas duplas de reforço.

[0035] A Figura 7B é uma imagem de SEM mostrando a espuma elastomérica suportada da Figura 7A em mais detalhes.

[0036] A Figura 8 é uma imagem de microscópio mostrando um exemplo de uma espuma elastomérica suportada pontilhada com um adesivo descontínuo.

[0037] A Figura 9 é uma imagem de microscópio mostrando uma vista lateral da espuma elastomérica suportada e adesivo descontínuo da Figura 8.

[0038] A Figura 10 é uma vista em seção transversal lateral mostrando uma modalidade de espuma elastomérica suportada com uma camada adesiva descontínua sofrendo compressão.

[0039] Embora a presente invenção seja passível de várias modificações e formas alternativas, modalidades específicas foram mostradas por meio de exemplos não limitativos nas figuras e são descritas em detalhes abaixo. A descrição abrange todas as modificações, equivalentes e alternativas.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0040] Várias modalidades divulgadas neste documento referem-se, de forma geral, a selantes secos para proteger uma interface mecânica, por exemplo, em uma estrutura de armação aérea ou estrutura comparável. Em modalidades específicas, um selante seco pode ser formado de espuma elastomérica suportada. As espumas elastoméricas adequadas podem limitar a capacidade de os líquidos penetrarem na interface, com o intuito de evitar corrosão, intrusão de líquidos ou outros problemas. A espuma elastomérica pode ser formada de um material quimicamente inerte para impedir a intrusão por água, combustível de aviação, fluidos hidráulicos (incluindo éster fosfato), óleos, agentes de degelo ou outros materiais.

[0041] As modalidades específicas de espuma elastomérica suportada incluem uma matriz elastomérica que inclui um elastômero definindo uma região espumada e uma região de reforço. A região de reforço inclui uma camada porosa definida por uma rede interconectada de poros em um material poroso ou microporoso, onde os poros são pelo menos parcialmente embebidos com o elastômero.

De acordo com várias modalidades, a camada porosa pode ser embebida com elastômero até que o elastômero penetre até certa espessura da camada porosa, mesmo que nem todos os poros sejam preenchidos com o elastômero.

De acordo com algumas modalidades, a camada porosa pode ser totalmente embebida com o elastômero, até que todos os poros sejam preenchidos com elastômero.

De acordo com várias modalidades, a camada porosa pode ser um polímero poroso ou fluoropolímero, por exemplo, uma membrana porosa, tal como uma membrana de politetrafluoretileno expandido (ePTFE), um tecido, tecido não tecido ou outra camada porosa adequada.

De acordo com algumas modalidades,

a camada porosa pode ser uma camada de fibra de vidro porosa,

por exemplo, um tecido de fibra de vidro ou um tecido não tecido de fibra de vidro.

A região espumada é formada pelo elastômero e por uma pluralidade de células fechadas preenchidas com gás no elastômero.

A região de reforço e a região espumada são conectadas por meio do elastômero,

formando uma estrutura composta.

A região de reforço fornece maior resistência à estrutura geral da espuma elastomérica suportada, enquanto a região espumada é operável para se contrair sob carga para fornecer uma capacidade de vedação com alta faixa de trabalho, ou seja, ser capaz de selar/vedar um hiato em uma interface com um amplo intervalo de pressão de aperto ou entre superfícies irregulares.

[0042] A presente divulgação pode ser melhor compreendida com referência às Figuras, nas quais partes semelhantes têm numeração semelhante.

[0043] A Figura 1 é uma vista em seção transversal lateral de uma modalidade da espuma elastomérica suportada 100. A espuma elastomérica 100 é formada por uma matriz elastomérica 102 que inclui uma região de reforço 104 e uma região espumada 106. Tal como mostrado aqui, a região espumada 106 é posicionada adjacente e acima da região de reforço 104, no entanto, as regiões, espumada e de reforço, podem geralmente adotar qualquer configuração adequada entre si, por exemplo, com a região de reforço na parte superior ou inferior da região espumada, embutida na região espumada, ou como uma das várias regiões de reforço imprensadas (em sanduiche) ou posicionadas em profundidades variadas na região espumada.

A região de reforço 104 inclui uma camada porosa geralmente formada por um polímero, opcionalmente na forma de uma membrana polimérica, que possui uma rede de poros, opcionalmente uma matriz interconectada de nós e fibrilas, ou apenas fibrilas, em que um elastômero, que forma a matriz elastomérica 102, é pelo menos parcialmente embebido. A região espumada 106 é expandida por meio de uma série espaços vazios de células fechadas preenchidas com gás 108 no elastômero formado por meio de um agente espumante no elastômero ou em um precursor de elastômero que forma a matriz elastomérica.

Em algumas modalidades, o agente espumante usado para expandir a região espumada é misturado com o elastômero e é formado por partículas que são maiores que um tamanho de poro da camada porosa posicionada na região de reforço 104. Assim, o agente espumante é geralmente excluído da região de reforço 104, impedindo a expansão de espaços vazios 108 dentro da região de reforço.

Assim, embora os vazios 108 possam encostar-se à região de reforço 104, a região de reforço permanecerá substancialmente desprovida de grandes vazios formados pelo agente espumante.

Os espaços vazios de células fechadas preenchidas com gás podem variar de tamanho de acordo com o agente espumante selecionado.

De acordo com algumas modalidades, os espaços vazios têm um tamanho médio de célula variando com diâmetros de cerca de

5 μm a 700 μm, conforme medido pela seção transversal via

SEM.

De acordo com certas modalidades, o tamanho médio

(diâmetro) de célula dos espaços vazios 108, pode variar entre 5 μm e 100 μm, ou a partir de 5 μm a 50 μm.

Os agentes espumantes adequados podem incluir esferas de polímero expansível ativadas por calor, enchimentos de esferas ocas,

agentes espumantes químicos ativados por calor, agentes espumantes de injeção de gás ou similares.

[0044] Uma espessura total 114 da espuma elastomérica suportada 100 pode incluir uma primeira espessura 110 correspondente à região de reforço 104 e uma segunda espessura 112 correspondente à região espumada 106. De acordo com certas modalidades, a espessura total 114 em uma pressão de cerca de 0,5 kPa pode variar de cerca de 100 μm a cerca de 2.000 μm, por exemplo, de 200 μm a 600 μm ou de 220 μm a 380 μm. Uma razão entre a primeira espessura 110 da região de reforço 104 e a espessura total 114 pode opcionalmente variar de 1% a 50%, da espessura total, por exemplo, de 2% a 20% ou de 4% a 8%.

[0045] De acordo com algumas modalidades, a região de reforço 104 inclui uma membrana de fluoropolímero. Em algumas modalidades específicas, a região de reforço inclui uma membrana de politetrafluoretileno expandido (ePTFE). Tais membranas de ePTFE são vantajosamente fortes e quimicamente resistentes, embora sejam suficientemente porosas para absorver um elastômero líquido ou precursor de elastômero para formar a matriz elastomérica 102. Em algumas modalidades específicas, uma membrana de ePTFE adequada pode possuir uma espessura da ordem de 1 μm a 100 μm, por exemplo, de 4 μm a 40 μm, ou cerca de 34 μm, uma densidade da ordem de 0,02 g/cm3 a 1,5 g/cm3, por exemplo, de 0,1 g/cm3 a 0,5 g/cm3 ou cerca de 0,27 g/cm3, a porosidade na ordem de 30% a 98%, por exemplo, de 80% a 95%, ou cerca de 88%, e resistências à tração da matriz de 30 MPa a 1500 MPa, por exemplo, de 240 MPa a 440 MPa, ou pelo menos 320 MPa em um primeira direção e pelo menos 30 MPa a 1500 MPa, por exemplo, de 130 MPa a 350 MPa, ou pelo menos 160 MPa em uma segunda direção. As forças de tração da matriz aqui descritas referem-se às direções ortogonais do filme, definidas por referência apenas à área de seção transversal do polímero, não à estrutura de poros ou à área de seção transversal total.

Geralmente, as forças de tração da matriz referem-se à força em uma direção de força máxima e à força em uma direção ortogonal àquela máxima. De acordo com várias modalidades, membranas adequadas de ePTFE podem variar em espessura até cerca de 8 µm ou mais fina, com densidades variando de forma decrescente até cerca de 0,18 g/cm3. Membranas adequadas de ePTFE podem ser feitas, de acordo com modalidades, em acordância com métodos discutidos, por exemplo, no documento US No. 3.953.566, que é aqui incorporado por referência. Em modalidades alternativas, a região de reforço 104 pode incluir uma camada porosa não-ePTFE, tal como uma membrana polimérica porosa alternativa, uma esteira fibrosa de tecido ou não tecido, um tecido de fibra de vidro ou não tecido, ou similares. Por exemplo, em algumas modalidades, a região de reforço 104 é um poli(éter-éter-cetona) (PEEK). Um tecido de PEEK adequado é uma malha de PEEK resistente a produtos químicos de alta temperatura, tal como a malha de PEEK no.

9289T12 (McMaster-Carr, Santa Fe Springs, CA) que é formada de plástico PEEK em uma malha de tecido de fio plástico com diâmetro de 60 μm a 80 μm, por exemplo, de 65 μm a 75 μm ou de cerca de 71 μm, e uma área aberta de 12% a 32%, por exemplo, de 15% a 29% ou aproximadamente 22%. No entanto, vários outros tecidos de PEEK, não tecidos ou outras camadas de polímero poroso semelhantes podem ser utilizados.

[0046] De acordo com algumas modalidades, a espuma elastomérica suportada 100 pode ser empilhada em conjunto com elementos de espuma adicionais ou com espaçadores para selar uma interface se a espuma sozinha não for suficientemente grossa para abranger a interface. Por exemplo, a primeira e/ou a segunda face 120, 118 da espuma elastomérica suportada 100 podem ser conectadas com espaçadores, arruelas ou com compósitos de espuma elastomérica adicionais. Em alguns casos, a primeira ou a segunda faces 120, 118 podem ser tratadas, por exemplo, com adesivo ou outro material, para melhorar uma conexão entre a espuma elastomérica e um componente vedado.

[0047] A Figura 2 é uma vista em seção transversal lateral mostrando etapas exemplificativas para gerar uma espuma elastomérica suportada.

De acordo com algumas modalidades,

uma camada porosa 204, que se tornará a região de reforço na espuma elastomérica suportada formada por último, é fornecida ou preparada com uma microestrutura porosa e combinada com uma mistura de elastômero líquido 202 em uma primeira etapa do processo 200a.

A camada porosa 204 pode ser colocada em tensão, por exemplo, dentro de uma estrutura,

até que a camada adote um estado plano e livre de rugas antes de ser moldada com a mistura de elastômero líquido 202. A mistura de elastômero líquido 202 pode incluir um agente espumante, que pode ser um agente espumante químico difundido em toda a mistura ou que pode ser um agente espumante seco em pó 206 misturado ao longo do elastômero 202. Em algumas modalidades, o agente espumante 206 e o elastômero 202 são misturados a uma fração de massa alvo, pesando-se cada componente durante a mistura.

O agente espumante 206 pode incluir uma combinação de diferentes agentes espumantes com propriedades diferentes, por exemplo, agentes espumantes projetados para produzir cavidades de gás de tamanhos diferentes.

Se uma segunda região de reforço for usada para a espuma elastomérica específica suportada, uma segunda camada porosa pode ser tensionada e depois colocada sobre a mistura de elastômero líquido 202 e deixada fundir com a mistura de elastômero líquido até que a mistura de elastômero líquido seja absorvida nos poros da segunda camada porosa.

[0048] A mistura de elastômero líquido 202 é moldada com a camada porosa tensionada 204 e deixada umedecer ou encher parte ou toda a camada porosa até que a camada porosa seja pelo menos parcialmente embebida (isto é, preenchida) com elastômero, isto é, até que pelo menos alguns poros em toda a espessura da camada porosa sejam preenchidos com a mistura de elastômero (deixando poucas ou nenhuma bolsa de gás isolada na estrutura porosa da camada de reforço) ou totalmente embebidos (nesse caso, nenhum gás permanece nos poros da camada porosa 204). Uma vez montadas, a(s) região(ões) de reforço e a camada de elastômero líquido são opcionalmente definidas para uma espessura predeterminada através de qualquer combinação adequada de etapas de processamento, incluindo, mas não se limitando a, o método de revestimento selecionado (por exemplo, laminação, escovação, pulverização), remoção de elastômero líquido (por exemplo, passando a montagem através de uma ferramenta de folga) ou parâmetros do processo (por exemplo, velocidade da linha, folga de ferramenta, etc.). A composição é então sujeita a um primeiro ciclo de aquecimento do espumante 208 para ativar o agente espumante 206 em uma segunda etapa do processo 200b. Os parâmetros específicos do ciclo de aquecimento do espumante 208 também podem impactar a espessura final da composição, dependendo da concentração do agente espumante usado e do grau e duração da exposição ao calor. Dependendo do agente espumante escolhido, o primeiro ciclo de aquecimento 208 pode ser pulado ou conduzido à temperatura ambiente, ou seja, para um agente espumante de contato ou de temperatura ambiente, ou quando o agente espumante é operável para ativar totalmente a uma temperatura de cura para toda a espuma suportada. Em algumas modalidades, um ciclo de aquecimento específico pode ser necessário para ativar o agente espumante 206. Por exemplo, em alguns casos, o conjunto pode ser submetido a ciclo de calor a uma temperatura de 125 a 175ºC, por exemplo, a cerca de 150ºC durante 1 a 10 minutos. De acordo com algumas modalidades, o primeiro ciclo de aquecimento do espumante 208 pode, pelo menos, parcialmente curar a matriz elastomérica. Em algumas modalidades, vários parâmetros do ciclo de aquecimento do espumante 208 podem ser ajustados para manter pelo menos um grau de mobilidade no elastômero parcialmente curado durante o processo de formação de espuma com o intuito de evitar rachaduras, deformações ou outros problemas.

[0049] Uma vez que a mistura de elastômero líquido foi expandida através do agente espumante 206 incorporado, o elastômero pode ser curado no lugar por meio de um ciclo de calor de cura 210 para solidificar a mistura de elastômero em uma matriz de espuma elastomérica em uma terceira etapa do processo 200c. Dependendo do agente espumante específico e da mistura de elastômero líquido escolhida, a etapa de cura pode não exigir temperaturas acima da temperatura ambiente. No entanto, em alguns casos, a etapa de cura pode exigir uma ação diferente, ditada pelo elastômero específico, tal como exposição aos raios UV. De acordo com algumas modalidades, a etapa de cura pode incluir o aquecimento da mistura líquida a uma temperatura de cura de aproximadamente 75ºC a 125ºC durante 5 a 180 minutos. Em modalidades alternativas, múltiplas membranas podem ser adicionadas para criar várias regiões de reforço, por exemplo, regiões de reforço em ambos os lados do compósito, conforme discutido com referência à Figura 3.

[0050] A Figura 3 é uma vista em seção lateral mostrando uma segunda modalidade de espuma elastomérica suportada 300 com regiões de reforço duplo 304, 306. Cada região de reforço 304, 306 é formada de maneira semelhante à região de reforço 104 discutida acima com referência à Figura 1, com uma região espumada intermediária 308 semelhante à região espumada 106.

Uma matriz elastomérica 302 penetra em ambas as regiões de reforço 304, 306 e em toda a região espumada 308. A região espumada 308 é expandida pelos espaços vazios de células fechadas preenchidas com gás 310, 312, de forma semelhante aos espaços vazios 108 descritos acima com referência à

Figura 1. Notavelmente, os espaços vazios 310, 312 podem incluir espaços vazios de tamanhos diferentes, os quais podem ser formados usando diferentes agentes espumantes misturados em conjunto com o elastômero.

Tal como mostrado, espaços vazios maiores 310 podem ser intercalados com espaços vazios menores 312. Uma mistura de espaços vazios grandes e pequenos

310, 312 pode ser usada para promover uma expansão mais completa da região espumada 308 causada pelo arranjo entre espaços vazios grandes e pequenos, que se orientam naturalmente para formar uma estrutura compactada à medida que os espaços interagem durante a expansão.

Uma espessura total 324 da matriz elastomérica 302 inclui as respectivas primeira e segunda espessuras 318, 320 da primeira e segunda regiões de reforço 304, 306 e uma terceira espessura 322 da região espumada 308. De acordo com algumas modalidades, a primeira e a segunda espessuras 318, 320 podem variar de cerca de 1 µm a 100 µm, por exemplo, de 4 µm a 40 µm ou cerca de 34 µm.

De acordo com algumas modalidades específicas, a espessura total 324 pode variar de cerca de 100 µm a cerca de 2000 µm.

De acordo com algumas modalidades, a primeira ou segunda faces 316, 314 da espuma elastomérica suportada 300 pode ser conectada com espaçadores, arruelas ou com compósitos de espuma elastomérica adicionais para uma espessura total protegível pela espuma elastomérica suportada. Em alguns casos, a primeira ou a segunda faces 316, 314 podem ser tratadas, por exemplo, com adesivo ou outro material, para melhorar a conexão entre a espuma elastomérica com um componente vedado.

[0051] A Figura 4A é uma vista em seção transversal lateral mostrando uma modalidade da espuma elastomérica suportada 400A pontilhada com várias regiões adesivas 412.

A espuma elastomérica suportada 400A inclui uma matriz elastomérica 402 composta de uma região de reforço 404 e uma região espumada 406 contendo espaços vazios de células fechadas 408 do começo ao fim, de acordo com modalidades e tal como descrito acima. As regiões adesivas 412 podem ser impressas, fundidas ou, de outra forma, depositadas individualmente ao longo de qualquer superfície adequada 410 da espuma elastomérica suportada 400A, incluindo de forma adjacente à região de reforço 404, adjacente à região espumada 406, ou ambas. Em modalidades alternativas de espumas elastoméricas suportadas que empregam duas regiões de reforço com uma região espumada como recheio, as regiões adesivas 412 podem ser posicionadas adjacentes a uma ou ambas as regiões de reforço. Em uso, as regiões adesivas 412 são pressionadas contra a matriz elastomérica 402 quando a espuma elastomérica suportada 400A é comprimida, de modo que as regiões adesivas e a matriz elastomérica são aproximadas entre si e em relação a uma superfície de interface. Mesmo que pequenas bolsas de ar formem regiões adesivas diretamente adjacentes 412, o espaço intermediário entre as regiões adesivas inibirá a intrusão transversal de líquidos ao longo da espuma elastomérica suportada 400A. Assim, a intrusão de líquido é inibida ou impedida, no máximo, em todas as regiões adesivas 412, impedindo o ataque químico das regiões adesivas.

[0052] Modalidades de espumas elastoméricas suportadas também podem empregar filmes adesivos ou tratamentos de superfície total. Por exemplo, a Figura 4B é uma vista em seção transversal lateral mostrando uma modalidade da espuma elastomérica suportada 400B com camadas adesivas 414 que cobrem uma superfície inteira 410 da espuma elastomérica suportada. As camadas adesivas 414 podem ser impressas, fundidas ou, de outra forma, depositadas ao longo de qualquer superfície adequada 410 da espuma elastomérica suportada 400B, incluindo de forma adjacente à região de reforço 404, adjacente à região espumada 406, ou ambas. Em modalidades alternativas de espumas elastoméricas suportadas que empregam duas regiões de reforço imprensando uma região espumada, as camadas adesivas 414 podem ser posicionadas de forma adjacentes a uma ou ambas as regiões de reforço. De acordo com algumas modalidades, um adesivo pode ser aplicado a uma face inteira de espuma elastomérica suportada através do uso de uma fita de transferência, laminação ou outros meios comparáveis. Um adesivo adequado é o ARSEAL 8026 (Adhesives Research, Glen Rock, PA), que pode ser aplicado por meio de uma fita de transferência, pressão manual ou pressão de laminação.

[0053] Modalidades de espumas elastoméricas suportadas são mostradas de forma detalhada em imagens de microscopia eletrônica de varredura (SEM), reproduzidas nas Figuras de 5 a 7.

[0054] A Figura 5 é uma primeira imagem de micrografia eletrônica de varredura (SEM) 500 mostrando um primeiro exemplo de espuma elastomérica suportada 502 com uma única região de reforço 510 e uma região espumada 506. A região espumada 506 contém muitos espaços vazios com gás 508 que preenchem a maior parte d espessura total 514 da espuma elastomérica suportada 502. Uma primeira espessura 510 da região de reforço 504 é de aproximadamente 25 μm, a espessura total 514 da espuma elastomérica suportada 502 é de aproximadamente 270 μm e uma segunda espessura 512 da região espumada 506 é de aproximadamente 245 μm.

[0055] A Figura 6 é uma segunda imagem de SEM 600 mostrando um segundo exemplo de espuma elastomérica suportada 602 com ampliação de 250X com regiões de reforço duplo 604, 606 imprensando uma região espumada 608. Tal como descrito acima, a região espumada 608 contém muitos vazios preenchidos com gás 610 por toda parte. As regiões de reforço 604, 606 são definidas pela primeira e segunda espessuras 612, 614 de aproximadamente 50 μm e 52 μm, respectivamente.

Uma terceira espessura 616 da região espumada 608 é de aproximadamente 275 µm, resultando em uma espessura total 618 da espuma elastomérica suportada 602 de cerca de 377 µm.

[0056] As Figuras 7A e 7B mostram vistas diferentes de um terceiro exemplo de espuma elastomérica suportada 702. A Figura 7A é uma terceira imagem de SEM 700A mostrando a espuma elastomérica suportada 702 com regiões de reforço duplo 704, 706 imprensando uma região espumada 708 contendo muitos vazios preenchidos com gás 710. A Figura 7B é uma quarta imagem de SEM 700B mostrando a espuma elastomérica suportada 702 da Figura 7A em mais detalhes, na qual a primeira e a segunda espessuras 712, 714 da primeira e segunda regiões de reforço 702, 706 são visíveis (aproximadamente 45 μm). Uma terceira espessura 716 da região espumada 708 é de aproximadamente 368 μm, a primeira, segunda e terceira espessuras se somam a uma espessura total 718 da espuma elastomérica suportada 702 de aproximadamente 377 μm.

[0057] Tal como discutido acima com referência às Figuras

4A e 4B, uma camada adesiva pode ser aplicada a uma ou ambas as faces de uma vedação compressível para ajudar na colocação da vedação durante a fabricação de um conjunto. De acordo com várias modalidades, a camada adesiva pode ser aplicada a uma vedação compressível formada por uma espuma elastomérica, tal como as espumas elastoméricas suportadas descritas acima; ou com uma vedação formada a partir de outro material compressível adequado. O uso de um adesivo com a vedação pode oferecer vantagens durante a instalação, por exemplo, permitindo que um técnico fixe a vedação em um local de montagem onde ela possa cair e, em seguida, fixe uma superfície correspondente à vedação e aperte os fixadores.

Tal como mostrado na Figura 4A, um adesivo descontínuo (412) pode ser adicionado para obter essas vantagens sem comprometer a compatibilidade, da vedação, com líquidos. No caso de uma camada adesiva contínua (por exemplo, camada adesiva 414, mostrada na Figura 4B), as bordas da(s) camada(s) adesiva(s) e a espuma elastomérica são expostas ao fluido. Se o adesivo tiver menos compatibilidade química do que a espuma elastomérica, o adesivo pode permitir que a interface seja molhada, permitindo que o fluido penetre na camada adesiva, dissolva a camada adesiva no fluido e substitua-o pelo fluido ou por outro mecanismos. Em contraste, utilizando uma camada adesiva descontínua (por exemplo, regiões adesivas 412, tal como mostrado na Figura 4A), uma espuma elastomérica em uma interface vedada formará uma vedação estanque aos líquidos ao fluido, uma vez que a espuma bruta é quimicamente estável no fluido. Portanto, apenas seções discretas de adesivo expostas na borda da vedação permitirão a entrada de fluido e a espuma elastomérica bruta permitirá que o adesivo seja protegido do fluido. De acordo com várias modalidades, qualquer espuma elastomérica adequada como aqui descrita pode ser combinada com um adesivo de superfície para fixar a espuma elastomérica quando usada para selar/vedar uma interface. De acordo com algumas modalidades alternativas, regiões adesivas descontínuas podem ser aplicadas a outros tipos de selantes secos compressíveis que não as espumas elastoméricas suportadas, por exemplo, selantes de borracha compressíveis, juntas ou semelhantes. De acordo com algumas modalidades, a espuma elastomérica pode incluir regiões adesivas descontínuas aplicadas, isto é, "pontos" adesivos, tal como descrito acima em relação à Figura 4. Exemplos específicos de regiões adesivas descontínuas, e seu uso em uma operação de vedação, são descritos abaixo com referência às Figuras de 8 a 10.

[0058] A Figura 8 é uma imagem de superfície superior 800 de uma vedação 802 tirada com uma ampliação de 10X. Um adesivo padronizado 804 sensível à pressão é aderido a uma superfície voltada para a vedação 802. O adesivo com padrão de pontos 804 mostra cada "ponto" adesivo como tendo um diâmetro de cerca de 0,97 mm e espaçamento entre extremidades de cada ponto até o ponto mais próximo de cerca de 2,19 mm.

De acordo com certas modalidades, a vedação 802 é uma espuma elastomérica suportada que possui duas regiões de reforço que imprensam uma região espumada; no entanto, o adesivo padronizado descontínuo 804 pode ser aplicado de maneira semelhante a qualquer espuma elastomérica adequada (por exemplo, com uma região de reforço) ou a um material de vedação compressível alternativo. A configuração do adesivo padronizado 804 pode ser caracterizada em termos de diâmetros de pontos 808 e larguras de células unitárias 810, e uma porcentagem de cobertura da vedação 802 pode ser determinada a partir desses valores de acordo com a seguinte equação, onde U representa a largura da célula unitária 810 e D representa a largura do "ponto".

𝝅𝑫𝟐 𝑪= (para “pontos” circulares) 𝟖𝑼𝟐 𝑫𝟐 𝑪= (para “pontos” quadrados) 𝟐𝑼𝟐 Equação 1: Cobertura Proporcional

[0059] A Figura 9 é uma imagem de uma seção transversal de uma espuma elastomérica suportada 900 (correspondente à espuma 800 da Figura 8) com uma região adesiva descontínua 908, imagem tirada com uma ampliação de 57X. Para a seção transversal, a amostra foi cortada com uma lâmina de aço imersa em nitrogênio líquido, em um esforço para preservar a superfície da seção transversal antes da realização da imagem. A espuma elastomérica suportada 900 para esta amostra inclui duas regiões de reforço 902, 906, uma em cada face, e um adesivo descontínuo sensível à pressão 908 com padrão de pontos em uma dessas faces. Cada uma das duas regiões de suporte 902, 906 utiliza uma camada porosa de ePTFE com uma espessura inicial de cerca de 16 µm e uma densidade inicial de cerca de 0,28 g/cm3. Um elastômero de perfluoropoliéter, SIFEL 2618 foi selecionado como elastômero e misturado com esferas de polímero expansível EXPANCEL 920 DU 20 como agente espumante, em uma proporção de mistura de 6,5:01 (13:02) em massa. A mistura foi embebida em ambas as camadas porosas de ePTFE nas regiões de reforço 902, 906 e retirada com uma ferramenta de folga (0,076 mm) antes de ser tratada termicamente a 150°C por 10 minutos para ativar o agente espumante e iniciar a cura do elastômero. O compósito foi então tratado termicamente a 100°C durante 60 minutos para concluir a cura e formar a espuma elastomérica suportada

900. Um padrão de adesivo sensível à pressão foi aplicado à espuma elastomérica suportada 900 usando uma folha de aço inoxidável com cerca de 0,025 mm de espessura com um padrão de orifícios através dos quais o adesivo descontínuo 908 foi aplicado. O adesivo específico usado para esse padrão foi o PSA-16 (Silicone Solutions, Ltd., Cuyahoga Falls, OH, EUA).

O adesivo PSA-16 inclui uma mistura de duas partes e foi preparado misturando-se duas partes A e B em uma proporção de 16:01 em massa. O PSA-16 misto foi aplicado no topo da chapa de aço e a espuma elastomérica suportada por baixo do aço foi seletivamente revestida com o adesivo líquido. A espuma elastomérica revestida com adesivo 900 foi então tratada termicamente a 125°C durante 75 minutos para curar o adesivo. As dimensões finais da espuma elastomérica revestida com adesivo 900 incluem espessuras 910, 912 das regiões de reforço 902, 906 de cerca de 12 μm a 13 μm; e uma espessura de região espumada 914 de cerca de 251 µm. O adesivo descontínuo 908 tem uma espessura 916 de cerca de 30 µm. Em uso, a espuma elastomérica revestida com adesivo 900 pode se deformar sob pressão, de modo que o adesivo descontínuo 908 seja circundado pela matriz elastomérica, impedindo a entrada de fluido no adesivo, tal como mostrado abaixo com referência à Figura 10.

[0060] A Figura 10 mostra uma vista em seção lateral mostrando uma modalidade da espuma elastomérica suportada 1002 com regiões adesivas descontínuas 1012, 1014 sofrendo compressão. Em uma primeira configuração não compactada 1000a, a espuma elastomérica suportada 1002 é posicionada entre, mas não está em contato com, as duas superfícies rígidas 1020, 1022. A espuma elastomérica suportada 1002 inclui uma região de reforço 1004 posicionada ao longo de um lado e uma região espumada 1006 posicionada ao longo de um lado oposto, com espaços vazios 1008 formados em toda a região espumada para conferir compressibilidade. Um primeiro conjunto de regiões adesivas descontínuas 1012 está localizado em uma primeira superfície 1016 da espuma elastomérica suportada 1002 e um segundo conjunto de regiões adesivas descontínuas 1014 está localizado em uma segunda superfície 1018 da espuma elastomérica suportada. Antes da compressão, cada região de reforço 1004 e região espumada 1006 têm espessuras iniciais 1032a, 1034a totalizando uma espessura total inicial 1030a.

[0061] Quando a espuma elastomérica suportada 1002 é comprimida, em uma segunda configuração comprimida 1000b, porções da primeira e da segunda superfície 1016, 1018 são pressionadas em contato com a primeira e a segunda superfícies rígidas 1020, 1022, enquanto pequenas bolsas 1036 são formadas em torno de cada uma das regiões adesivas 1006 comprimidas na espuma elastomérica. O contato entre a primeira e a segunda superfícies 1016, 1018 e a primeira e a segunda superfícies rígidas 1020, 1022 cria uma vedação contra a intrusão de líquidos ao longo dessas superfícies.

Após a compressão, cada região de reforço 1004 e região espumada 1006 têm espessuras comprimidas 1032b, 1034b, totalizando uma espessura total comprimida 1030b que é menor que a espessura inicial não comprimida 1030a. Geralmente, a região espumada 1006 irá se comprimir em um grau maior que a região de reforço 1004.

[0062] Detalhes adicionais sobre a presente divulgação são descritos em conjunto com os seguintes exemplos.

EXEMPLOS DE ESPUMA ELASTOMÉRICA SUPORTADA Exemplo 1

[0063] De acordo com um primeiro exemplo, uma espuma elastomérica suportada foi formada usando uma única camada porosa de ePTFE com uma espessura inicial de cerca de 34 μm e densidade de cerca de 0,27 g/cm3, para formar uma região de reforço que suporta uma região espumada em um lado. Um elastômero de perfluoropoliéter, SIFEL 2618 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., Tóquio, JP) foi selecionado como elastômero e misturado com as esferas de polímero expansível EXPANCEL 951 DU 120 (Expancel, Sundsvall, Suécia) como agente espumante, em uma proporção de mistura igual a 15:01 em massa. A mistura foi embebida na camada porosa de ePTFE e retirada com uma ferramenta de folga (1,321 mm) antes de ser tratada termicamente a 150ºC durante 10 minutos para ativar o agente espumante. Uma vez expandido, o compósito foi curado a 100ºC durante 60 minutos.

Exemplo 2

[0064] De acordo com um segundo exemplo, uma espuma elastomérica suportada foi formada usando uma única camada porosa de ePTFE com uma espessura inicial de cerca de 34 μm e densidade de cerca de 0,27 g/cm3, para formar uma região de reforço que suporta uma região espumada em um lado. Um elastômero de perfluoropoliéter, SIFEL 2618 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., Tóquio, JP) foi selecionado como elastômero e misturado com as esferas de polímero expansível EXPANCEL 920 DU 20 (Expancel, Sundsvall, Suécia) como agente espumante, em uma proporção de mistura igual a 10:01 em massa. A mistura foi embebida na camada porosa de ePTFE e retirada com uma ferramenta de folga (0,229 mm) antes de ser tratada termicamente a 150ºC durante 10 minutos para ativar o agente espumante. Uma vez expandido, o compósito foi curado a 100ºC durante 60 minutos.

Exemplo 3

[0065] De acordo com um terceiro exemplo, uma espuma elastomérica suportada foi formada usando uma única camada porosa de ePTFE tendo uma espessura inicial de cerca de 34 µm e uma densidade de cerca de 0,27 g/cm3, de modo a formar uma região de reforço que suporta uma região espumado em um lado. Um elastômero de perfluoropoliéter, SIFEL 2618 (Shin- Etsu Chemical Co., Ltd., Tóquio, JP) foi selecionado como elastômero e misturado com uma combinação de esferas de polímero expansível EXPANCEL 951 DU 120 e EXPANCEL 920 DU 40 (Expancel, Sundsvall, Suécia) como agente espumante, em uma proporção de mistura igual a 10:01 em massa. A proporção de 951 DU 120 para 920 DU 40 foi de 1:2 em massa. A mistura foi embebida na camada porosa de ePTFE e retirada com uma ferramenta de folga (0,178 mm) antes de ser tratada termicamente a 150ºC durante 10 minutos para ativar o agente espumante. Uma vez expandido, o compósito foi curado a 100ºC durante 60 minutos.

Exemplo 4

[0066] De acordo com um quarto exemplo, uma espuma elastomérica suportada foi formada usando uma única camada porosa de ePTFE tendo uma espessura inicial de cerca de 34 µm e uma densidade de cerca de 0,27 g/cm3, de modo a formar uma região de reforço que suporta uma região espumada em um lado. Um elastômero de silicone, SS-156 (Silicone Solutions, Ltd., Cuyahoga Falls, OH, EUA) foi selecionado como elastômero e misturado com esferas de polímero expansível EXPANCEL 920 DU 20 (Expancel, Sundsvall, Suécia) como agente espumante, em uma proporção de mistura igual a 10:01 em massa. A mistura foi embebida na camada porosa de ePTFE e retirada com uma ferramenta de folga (0,229 mm) antes de ser tratada termicamente a 150ºC durante 10 minutos para ativar o agente espumante. Uma vez expandido, o compósito foi curado a 110ºC durante 30 minutos.

Exemplo 5

[0067] De acordo com um quinto exemplo, uma espuma elastomérica suportada foi formada usando uma única camada porosa de ePTFE tendo uma espessura inicial de cerca de 34 µm e uma densidade de cerca de 0,27 g/cm3, de modo a formar uma região de reforço que suporta uma região espumada em um lado. Um elastômero de silicone, SS-2600 (Silicone Solutions, Ltd., Cuyahoga Falls, OH, EUA) foi selecionado como elastômero, o qual inclui um agente espumante pré- misturado. A mistura foi embebida na camada porosa de ePTFE e retirada com uma ferramenta de folga (1,321 mm). A montagem fundida foi permitida formar espuma e curada à temperatura ambiente durante 120 minutos.

Exemplo 6

[0068] De acordo com um sexto exemplo, uma espuma elastomérica suportada foi formada usando uma única camada porosa de ePTFE tendo uma espessura inicial de cerca de 8 µm e uma densidade de cerca de 0,18 g/cm3 para formar uma região de reforço que suporta uma região espumada em um lado. Um elastômero de perfluoropoliéter SIFEL 2618 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., Tóquio, JP) foi selecionado como elastômero e misturado com uma combinação de esferas de polímero expansível EXPANCEL 951 DU 120 e EXPANCEL 920 DU 40 (Expancel, Sundsvall, Suécia) como agente espumante, em uma proporção de mistura de 10:01 em massa. A proporção de 951 DU 120 para 920 DU 40 foi de 1:2 em massa. A mistura foi embebida na camada porosa de ePTFE e retirada com uma ferramenta de folga (0,178 mm) antes de ser tratada termicamente a 150ºC durante 10 minutos para ativar o agente espumante. Uma vez expandido, o compósito foi curado a 100ºC durante 60 minutos.

Exemplo 7

[0069] De acordo com um sétimo exemplo, uma espuma elastomérica suportada foi formada usando uma camada porosa de tecido de poli(éter-éter-cetona) (PEEK) com uma espessura inicial de cerca de 71 μm e uma área aberta de aproximadamente 22% para formar uma região de reforço que suporta uma região espumada em um lado. Um elastômero de perfluoropoliéter, SIFEL 2618 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., Tóquio, JP) foi selecionado como elastômero e misturado com as esferas de polímero expansível EXPANCEL 951 DU 120 (Expancel, Sundsvall, Suécia) como agente espumante, em uma proporção de mistura de 15:01 em massa. A mistura foi embebida na camada porosa e retirada com uma ferramenta de folga (1,321 mm) antes de ser tratada termicamente a 150ºC durante 10 minutos para ativar o agente espumante. Uma vez expandido, o compósito foi curado a 100ºC durante 60 minutos.

Um revestimento de liberação foi aplicado ao compósito antes de ambos os ciclos de aquecimento, sob a camada porosa na região de reforço, para impedir que a mistura líquida gotejasse através da camada porosa antes de ser curada.

Exemplo 8

[0070] De acordo com um oitavo exemplo, uma espuma elastomérica suportada foi formada utilizando duas camadas porosas de ePTFE, cada uma com uma espessura inicial de cerca de 8 µm e uma densidade de cerca de 0,18 g/cm3, de modo a formar duas regiões de reforço que suportam um região espumada em ambos os lados em uma configuração imprensada (em sanduiche). Um elastômero de perfluoropoliéter, SIFEL 2618 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., Tóquio, JP) foi selecionado como elastômero e misturado com uma combinação de esferas de polímero expansível EXPANCEL 951 DU 120 e EXPANCEL 920 DU 40 (Expancel, Sundsvall, Suécia) como agente espumante, em uma proporção de mistura de 10:01 em massa. A proporção de 951 DU 120 para 920 DU 40 foi de 1:2 em massa.

A mistura foi embebida em ambas as camadas porosas de ePTFE e retirada com uma ferramenta de folga (0,178 mm) antes de ser tratada termicamente a 150ºC durante 10 minutos para ativar o agente espumante. Uma vez expandido, o compósito foi curado a 100ºC durante 60 minutos.

Exemplo 9

[0071] De acordo com um nono exemplo, uma espuma elastomérica suportada foi formada utilizando duas camadas porosas de ePTFE, cada uma tendo uma espessura inicial de cerca de 34 µm e uma densidade de cerca de 0,27 g/cm3, de modo a formar duas regiões de reforço que suportam um região espumada em ambos os lados em uma configuração imprensada (em sanduiche). Um elastômero de perfluoropoliéter, SIFEL 2618 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., Tóquio, JP) foi selecionado como elastômero e misturado com as esferas de polímero expansível EXPANCEL 920 DU 20 (Expancel, Sundsvall, Suécia) como agente espumante, em uma proporção de mistura de 10:01 em massa. A mistura foi embebida em ambas as camadas porosas de ePTFE e retirada com uma ferramenta de folga (0,229 mm) antes de ser tratada termicamente a 150ºC durante 10 minutos para ativar o agente espumante. Uma vez expandido, o compósito foi curado a 100ºC durante 60 minutos.

Exemplo 10

[0072] De acordo com um décimo exemplo, uma espuma elastomérica suportada foi formada utilizando duas camadas porosas de ePTFE, cada uma tendo uma espessura inicial de cerca de 34 µm e uma densidade de cerca de 0,27 g/cm3, de modo a formar duas regiões de reforço que suportam uma região espumada em ambos os lados em uma configuração imprensada (em sanduiche). Um elastômero de silicone, SS-156 (Silicone Solutions, Ltd., Cuyahoga Falls, OH, EUA) foi selecionado como elastômero e misturado com as esferas de polímero expansível EXPANCEL 920 DU 20 (Expancel, Sundsvall, Suécia) como agente espumante, em uma proporção de mistura de 10:01 em massa. A mistura foi embebida em ambas as camadas porosas de ePTFE e retirada com uma ferramenta de folga (0,229 mm) antes de ser tratada termicamente a 150ºC durante 10 minutos para ativar o agente espumante. Uma vez expandido, o compósito foi curado a 110ºC durante 30 minutos.

Exemplo 11

[0073] De acordo com um décimo primeiro exemplo, uma espuma elastomérica suportada foi formada utilizando duas camadas porosas de ePTFE, cada uma tendo uma espessura inicial de cerca de 8 µm e uma densidade de cerca de 0,18 g/cm3, de modo a formar duas regiões de reforço que suportam um região espumada em ambos os lados em uma configuração imprensada (em sanduiche). Um elastômero de perfluoropoliéter, SIFEL 2661 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., Tóquio, JP) foi selecionado como elastômero e misturado com uma combinação de esferas de polímero expansível EXPANCEL

951 DU 120 e EXPANCEL 920 DU 40 (Expancel, Sundsvall, Suécia) como agente espumante, em uma proporção de mistura de 10:01 em massa. A proporção de 951 DU 120 para 920 DU 40 foi de 1:2 em massa. A mistura foi embebida na camada porosa de ePTFE e retirada com uma ferramenta de folga (0,178 mm) antes de ser tratada termicamente a 150ºC durante 10 minutos para ativar o agente espumante. Uma vez expandido, o compósito foi curado a 100ºC durante 60 minutos.

Exemplo 12

[0074] De acordo com um décimo segundo exemplo, uma espuma elastomérica suportada foi formada utilizando duas camadas porosas de ePTFE, cada uma tendo uma espessura inicial de cerca de 34 µm e uma densidade de cerca de 0,27 g/cm3, de modo a formar duas regiões de reforço que suportam uma região espumada em ambos os lados em uma configuração imprensada (em sanduíche). Um elastômero de silicone, SS-2600 (Silicone Solutions, Ltd., Cuyahoga Falls, OH, EUA) foi selecionado como elastômero, o qual inclui um agente espumante pré- misturado. A mistura foi embebida em ambas as camadas porosas de ePTFE e retirada com uma ferramenta de folga (1,321 mm).

A montagem fundida foi deixada para formar espuma e curada à temperatura ambiente durante 120 minutos.

Exemplo 13

[0075] De acordo com um décimo terceiro exemplo, uma espuma elastomérica suportada foi formada utilizando duas camadas porosas de ePTFE, cada uma tendo uma espessura inicial de cerca de 34 µm, e densidade de cerca de 0,27 g/cm3, de modo a formar duas regiões de reforço que suportam uma região espumada em ambos os lados em uma configuração imprensada (em sanduiche). Um elastômero de fluorossilicone, FL 60-9201 (Dow Corning Co., Auburn, MI, EUA) foi selecionado como elastômero e misturado com as esferas de polímero expansível EXPANCEL 920 DU 20 (Expancel, Sundsvall, Suécia) como agente espumante, em uma proporção de mistura de 10:01 em massa. Adicionou-se metiletilcetona (MEK) à mistura de elastômero e agente espumante como solvente, elevando a mistura a 17% em peso de MEK, a fim de diminuir a viscosidade da mistura e facilitar o processo de impregnação dos poros do substrato. A mistura foi embebida em ambas as camadas porosas de ePTFE e retirada com uma ferramenta de folga (0,229 mm), e deixada secar durante 2 minutos antes de ser tratada termicamente a 150ºC durante 10 minutos para ativar o agente espumante. Uma vez expandido, o compósito foi curado a 100ºC durante 60 minutos.

Exemplo 14

[0076] De acordo com um décimo quarto exemplo, uma espuma elastomérica suportada foi formada usando uma única camada porosa de ePTFE tendo uma espessura inicial de cerca de 34 µm e uma densidade de cerca de 0,27 g/cm3, de modo a formar uma região de reforço que suporta uma região espumada em um lado. Um elastômero de perfluoropoliéter, SIFEL 2618 (Shin- Etsu Chemical Co., Ltd., Tóquio, JP) foi selecionado como elastômero e misturado com uma combinação de esferas de polímero expansível EXPANCEL 951 DU 120 e EXPANCEL 920 DU 40 (Expancel, Sundsvall, Suécia) como agente espumante, em uma proporção de mistura de 10:01 em massa. A proporção de 951 DU 120 para 920 DU 40 foi de 1:2 em massa. A mistura foi embebida na camada porosa de ePTFE e retirada com uma ferramenta de folga (0,178 mm) antes de ser tratada termicamente a 150°C durante 10 minutos para ativar o agente espumante. Uma vez expandido, o compósito foi curado a 100°C durante 60 minutos. O adesivo foi aplicado no lado de suporte do compósito após a cura da matriz elastomérica. Pontos circulares do adesivo de silicone sensível à pressão PSA-16 (Silicone Solutions, Ltd., Cuyahoga Falls, OH, EUA) foram aplicados como um líquido na face do compósito e depois curados usando calor. O adesivo líquido foi misturado a uma proporção base:catalisador de 16:1, aplicado ao compósito e depois aquecido a 150ºC durante cerca de dois minutos para curar.

[0077] Vários exemplos de espumas elastoméricas suportadas foram descritos acima com referência aos Exemplos de 1 a 14. Qualquer um dos exemplos discutidos acima pode ser combinado com materiais adesivos, tais como adesivos pontilhados, adesivos impressos ou filmes adesivos para incentivar a ligação às superfícies. As espumas elastoméricas exemplificativas foram testadas de acordo com os métodos de ensaio abaixo mencionados para determinar atributos físicos, tais como espessuras e densidades, critérios de desempenho, tais como compressibilidade (ou seja, tensão de distensão em diferentes tensões aplicadas) e características estruturais internas, tais como a razão de espessura da camada porosa em relação à espessura total da estrutura (suporte percentual). Métricas de desempenho selecionadas para os exemplos referenciados são discutidas abaixo com referência às Tabelas de 1 a 4.

MÉTODOS DE ENSAIO Espessura, Densidade e Percentual de Compressão

[0078] Para testar as métricas de espessura física, densidade e percentual de compressão, foram executados os seguintes procedimentos. Primeiramente, cada amostra de espuma elastomérica suportada foi cortada com um perfurador de 2,263 cm de diâmetro, pesada em uma balança de precisão e depois colocada em uma placa em um analisador mecânico dinâmico INSTRON 5565 (Instron Tool Works, Inc., MA, EUA).

Um disco de compressão de 1.786 cm de diâmetro foi colocado no topo da amostra. Foi iniciado um teste de tensão-distensão compressiva em que a cabeça do analisador se move a uma taxa de compressão de 0,06 mm/min até atingir uma carga de 0,74 N. Juntamente com a massa e o tamanho do disco de compressão, isso resultou em uma pressão de 3,45 kPa sobre a amostra. A espessura da amostra foi extraída a 0,48 kPa, logo acima do piso de ruído da célula de carga. Usando esta espessura e a massa medida anteriormente, calculou-se a densidade de cada amostra. Quando o analisador atingiu 0,74 N, continuou-se a comprimir a amostra a uma taxa de compreensão de 0,6 mm/min enquanto capturavam-se dados de carga em sua célula de carga para criar uma curva de tensão-deformação. As deformações compressivas na amostra foram extraídas a uma pressão de 1 MPa e 16 MPa para representar essa curva.

Percentual de Suporte

[0079] A espessura relativa de cada região de reforço, no que diz respeito à espessura total, foi medida por inspeção visual de uma secção transversal da espuma elastomérica suportada, de acordo com os seguintes procedimentos. Cada amostra foi cortada com uma lâmina de aço imersa em nitrogênio líquido, em um esforço para preservar a superfície da seção transversal. Estas amostras cortadas foram montadas em um adesivo e colocadas em um microscópio eletrônico de varredura para medição. A espessura total de cada amostra e a espessura total de cada camada de suporte foram medidas.

O percentual de suporte foi calculado dividindo-se a espessura de cada região de reforço pela espessura total de cada amostra. O tamanho dos vazios produzidos na região espumada de cada amostra pode ser determinado por meio de inspeção visual da superfície da seção transversal, na qual as áreas da seção transversal dos vazios selecionados são visíveis.

Histerese

[0080] Cada uma das amostras foi cortada com um perfurador para um diâmetro predeterminado de cerca de 8 mm e colocada em uma placa sobre um Analisador Mecânico Dinâmico RS 17 (TA Instruments, New Castle, DE, EUA). As amostras foram "carregadas" através de compressão até uma deformação alvo (descrita abaixo) enquanto media-se a tensão para gerar uma curva de carga de tensão-deformação. As amostras foram então “descarregadas”, elevando-se o disco de compressão de volta à sua localização original enquanto media-se a tensão para gerar uma curva de descarga de tensão-deformação.

Tipicamente, as curvas de descarga mediam uma tensão insignificante ou nula em uma deformação nominal antes de atingir 0% de tensão. A quantidade de tensão compressiva ainda aplicada a uma amostra quando não havia mais tensão compressiva durante a curva de descarga foi extraída como uma métrica para a amostra. O conjunto de compressão é calculado tomando-se essa métrica de deformação de descarga e dividindo-a pelo pico de compressão máxima na amostra. A diferença total de energia nas curvas de carga e descarga foi usada como indicação de uma quantidade de energia mecânica que pode ser armazenada e devolvida por cada amostra, em vez de ser perdida durante a compressão cíclica como calor. A energia mecânica total em cada curva de carga foi calculada aproximando-se a integral definida entre 0% de deformação e o pico de deformação atingido pela amostra. A energia mecânica total em cada curva de descarga foi calculada aproximando-se a integral definida entre o pico de deformação alcançado pela amostra e a deformação na qual o estresse zero foi atingido (o conjunto de compressão). O Percentual de Energia de Deformação Mantida foi calculado tomando-se a integral da curva de descarga e dividindo-a pela integral da curva de carga.

Relaxamento de Estresse

[0081] Cada uma das amostras foi cortada com um perfurador para um diâmetro predeterminado de cerca de 8 mm e colocada em uma placa sobre um Analisador Mecânico Dinâmico RS 17 (TA Instruments, New Castle, DE, EUA). Cada amostra foi comprimida para uma deformação alvo enquanto media-se dinamicamente o módulo do material. Mantendo-se nessa tensão alvo, o módulo do material foi monitorado continuamente por um período de tempo predefinido antes de descarregar a amostra. O Percentual de Tensão Retida foi calculado dividindo-se o módulo medido cinco minutos depois que a tensão alvo foi atingida pelo módulo medido no momento em que a tensão alvo foi atingida.

Intrusão líquida / Vedação e Captação de Peso

[0082] Cada amostra de entrada foi cortada com uma matriz em uma prensa com um formato quadrado e um furo centralizado.

Esta amostra cortada foi pesada e capturada como uma massa antes da imersão. Cada amostra cortada foi comprimida entre uma placa de aço inoxidável e uma placa polida de acrílico com as mesmas dimensões de área que a amostra. Cada empilhamento foi mantido em conjunto com um parafuso mecânico e contraporca. O percentual de compressão em cada amostra foi calculado comparando-se a medida em micrômetro da altura do empilhamento sem uma amostra e a medida com uma amostra não compactada e comprimida. Uma vez que os percentuais de compressões alvo foram atingidos, cada empilhamento foi imerso na lateral da placa de vidro com combustível de aviação JP8 e fotografado de cima através do vidro para inspecionar visualmente a penetração de fluido por um período de 20 horas. Após esse período, as amostras foram removidas da interface aparafusada, o líquido da superfície foi suavemente seco com uma toalha de papel e a amostra foi pesada novamente e capturada como uma massa após imersão. O % de captação de peso é a diferença de % na massa da amostra após a imersão e antes da imersão. A tensão na vedação de ingresso é então estimada comparando-se o percentual de compressão com a relação tensão-deformação descrita acima.

DADOS DE ENSAIO

[0083] A Tabela 1 refere-se às características estruturais de cada exemplo respectivo dos Exemplos de 1 a 14 discutidos acima. As espessuras e densidades exemplificativas foram obtidas com uma pressão padrão aplicada de aproximadamente 0,5 kPa, juntamente com exemplos comparativos incluindo o Exemplo Comparativo 1: selante líquido de polissulfeto PR-1782 B2 (PPG Industries, Inc., Pittsburgh, PA, EUA); Exemplo Comparativo 2: selante de fluorossilicone FLUOROSILICONE 50A com uma dureza Shore-A de 50 durômetros, nominalmente com 1 mm de espessura; e Exemplo Comparativo 3: membrana simples de ePTFE INTERTEX ePTFE disponível como peça No. PTFE SQ-S Sheet Gasket, com 0,5 mm de espessura (Inertech, Inc., Monterey Park, CA, EUA). Os exemplos comparativos são indicados como CE-1, CE-2 e CE-3.

Tabela 1: Características Estruturais dos Exemplos de 1 a 14 e Exemplos Comparativos Exem Espessura Densidade Compressã Compressã % de região de plo (mm) (g/cm3) o a 1 MPa o a 16 reforço versus # (%) MPa (%) espessura total 1 1,400 0,68 37 N/A 3% 2 0,455 0,63 18 46 12% 3 0,310 0,62 28 48 17% 4 0,717 0,30 48 N/A 9% 5 1,420 0,44 44 N/A 3% 6 0,295 0,55 29 51 4% 7 1,850 0,62 42 71 5% 8 0,246 0,66 21 44 5% 9 0,446 0,66 16 47 27% 10 0,350 0,35 37 55 35% 11 0,395 0,38 48 71 2% 12 1,089 0,54 29 N/A 5% 13 0,335 0,65 18 31 24% 14 0,310 0,62 28 48 17% CE-1 0,134 0,88 5 8 N/A CE-2 1,090 1,02 4 N/A N/A CE-3 0,555 0,60 5 51 N/A

[0084] Tal como mostrado na Tabela 1, as espumas elastoméricas suportadas variaram em espessura, cerca de 246 μm a cerca de 1,85 mm e toleraram deformações de compressão de cerca de 16 a 48% (a 1 MPa), ou de cerca de 31 a 71% (16

MPa), indicando um grau muito alto de compressibilidade das espumas exemplificativas e a capacidade de ajustar a compressibilidade com a composição do material. De acordo com modalidades, as espumas elastoméricas suportadas podem comprimir de cerca de 20% a 80% (a 16 MPa). Na Tabela 1, "N/A" indica uma amostra que começou a se deformar plasticamente ou exibiu sinais de dano a 16 MPa. Camadas comparativas de selantes formadas por materiais alternativos (ou seja, selantes líquidos, uma camada de ePTFE) foram preparadas dentro da mesma faixa aproximada de espessuras, mas notavelmente, esses selantes comparativos não exibiram tensões de deformação comparáveis em valores de compressão na faixa de 1 MPa. O exemplo comparativo de fluorossilicone, CE-1, que é uma folha de elastômero totalmente densa, comprime apenas ~4% sob carga, portanto, não pode possuir uma boa faixa de trabalho. O exemplo comparativo de polissulfeto CE-2, da mesma forma, comprimiu apenas ~8% a 16 MPa, portanto, também possui uma faixa de trabalho restrita.

O exemplo comparativo de ePTFE CE-3 comprime muito mais (51% a 16 MPa) do que os exemplos comparativos de fluorossilicone ou polissulfeto. No entanto, o exemplo comparativo de ePTFE usa um conjunto de compactação de 48% (consulte a Tabela 2), o que indica uma recuperação ruim após a compactação.

[0085] A Tabela 2 refere-se a valores de histerese para recuperação de deformação para amostras selecionadas, incluindo o percentual de energia de deformação mantida e o percentual de compressão ajustada após a compressão entre 25% e 30% de deformação. O % de energia de deformação retida é uma medida de quanta força de retorno o compósito transmite durante a recuperação em comparação com a quantidade usada para deformar inicialmente o compósito, e é calculada com base na área sob uma curva de tensão-deformação obtida durante o descarregamento da amostra, em comparação com a área sob uma curva tensão-deformação obtida durante o carregamento da amostra. Especificamente, o % de energia de deformação retida pode ser definida como a energia de deformação medida durante o descarregamento da amostra (após deformação), dividida pela energia de deformação medida durante o carregamento inicial da amostra. O conjunto de compressão é uma medida da deformação permanente de uma amostra após uma compressão aplicada e é medido medindo-se a deformação final após descarregar completamente a amostra e dividindo-se esse valor pela deflexão original ou pico de deformação.

Tabela 2: Valores de Histerese para os Exemplos

Selecionados Exemplo Curva de histerese: % Curva de histerese: % de # de energia de tensão conjunto de compressão (% mantida deformação permanente) 1 68% 21% 3 61% 23% 5 68% 24% 6 59% 21% 7 70% 11% 11 53% 17% 13 78% 44% CE-1 63%* 29%* CE-2 92%* 14%* CE-3 92%* 48%*

[0086] Tal como mostrado na Tabela 2, a maioria das espumas elastoméricas suportadas testadas alcançou uma recuperação quase total após a compressão, com conjuntos de compressão da ordem de 11% a 24% (com base no % de tensão aplicada) para a maioria dos exemplos, e 44% no Exemplo 13.

O Exemplo 13 tem uma espessura de região de reforço mais alta do que as outras amostras listadas na Tabela 2 e difere dos outros exemplos por ter regiões de reforço parcialmente embebidas (aproximadamente 20% a 60% cheias) em vez de regiões de reforços totalmente embebidas.

Aqui, '*' indica uma deformação aplicada maior ou igual a 30%. Os exemplos comparativos demonstraram conjuntos de compressão de 14%

(fluorossilicone) a 48% (camada de ePTFE). Em particular,

CE-1 e CE-2 são selantes de borracha que devem possuir boas propriedades de conjunto de compressão.

Os valores para os exemplos comparativos de borracha demonstraram conjuntos de compressão de 14% (fluorossilicone) a 29% (polissulfeto),

indicando que as espumas elastoméricas suportadas tiveram desempenho pelo menos comparável ou melhor do que o exemplo comparativo de selantes de borracha em termos de conjunto de compressão.

O exemplo comparativo de ePTFE, CE-3, exibe propriedades de conjunto de compressão menos satisfatórias do que os selantes de borracha dos exemplos comparativos,

demonstrados como 48%, mas comprime significativamente mais do que CE-1 e CE-2 demonstrado como 51% de compressão a 16

MPa (consulte a Tabela 1). As espumas elastoméricas suportadas combinam propriedades desejáveis de vedantes de borracha e de vedantes de ePTFE, demonstrando boas propriedades de conjunto de compressão e capacidade de comprimir a tensões elevadas.

Assim, as espumas elastoméricas exemplificativas exibem um bom comportamento de conjunto de compressão enquanto exibem excelente faixa compressiva. A alta energia de deformação retida, tal como mostrado nos exemplos, sugere que elas forneceriam boas vedações dinâmicas porque se recuperam bem (tal como indicado pelo baixo conjunto de compressão), mantendo também uma boa força de retorno (necessária para a vedação) durante essa recuperação. Assim, esses valores para a energia de deformação retida sugerem que as espumas elastoméricas exemplificativas manteriam uma boa integridade da vedação ao longo do tempo.

[0087] A Tabela 3 refere-se ao percentual de tensão retida em amostras selecionadas após um período de relaxamento de cinco minutos durante uma tensão constante. A deformação mantida nas amostras estava entre 18% e 25% de deformação, exceto para exemplos selecionados denotados por '*', aos quais foram aplicadas tensões mais baixas (por exemplo, menos de 16% de deformação). Este valor foi obtido medindo-se o módulo de cada amostra, imediatamente após a aplicação do pico de deformação, e em um período de tempo após, e dividindo-se o módulo do valor obtido 5 minutos após o pico de deformação pelo módulo no momento do pico de deformação.

Tabela 3: Relaxamento de tensão Exemplo # % de tensão retida 1 62% 2 83% 3 83% 4 58% 5 68% 6 82% 7 54% 8 95%* 9 94%* 10 71% 11 45% 12 79% 13 82%*

[0088] Observe que ‘*’ indica uma deformação da amostra menor ou igual a 16%. Conforme mostrado na Tabela 3, o exemplo de espumas elastoméricas suportadas normalmente retinha um alto porcentual de força de retorno durante a compressão constante, conforme indicado por razões de retenção de tensão da ordem de 45% a 95%. Essa retenção da força de retorno é muito importante para montagens fixadas e, por exemplo, poderia estar relacionada a um torque retido maior nos parafusos e uma pressão de compressão retida maior nos rebites ao longo do tempo.

[0089] A Tabela 4 refere-se à capacidade de vedação selagem comprimida e à captação de peso de espumas elastoméricas selecionadas contra a entrada de combustível de aviação em uma célula protegida pelas espumas elastoméricas suportadas, para exemplos selecionados. As espumas elastoméricas suportadas exemplificativas foram carregadas em uma célula incluindo uma porção superior transparente e comprimidas a uma pressão nominal para atingir uma tensão inferior a 15%. As amostras foram então introduzidas em uma solução tingida de combustível JP8 e avaliadas visualmente quanto à penetração de combustível de aviação na espuma carregada e, em seguida, amostradas para captação de peso (de combustível de aviação).

Tabela 4: Captação de peso e entrada de combustível de aviação Exemplo % de Captação de Tensão aplicada Tensão # peso de que impede a estimada na combustível de entrada de vedação de aviação em imersão combustível de entrada (MPa) compactada aviação 2 0,6% 10,0% 0,59 9 0,6% 11,5% 0,88 14 -1,6% 13,7% 0,11

[0090] Combustível de aviação foi utilizado como um líquido de trabalho prático para demonstrar a eficácia das modalidades acima descritas de espumas elastoméricas suportadas em uma interface de vedação a partir de um fluido de desafio agressivo. Tal como mostrado na Tabela 4, as espumas elastoméricas suportadas representativas foram eficazes na prevenção de intrusão de líquidos com absorção mínima do combustível de aviação a uma tensão aplicada relativamente baixa. Em alguns casos, o aparelho de teste foi zerado em uma ou duas deformações descendentes aplicadas em sequência, começando com cerca de 15% de deformação e testado até observar a entrada visível de combustível de aviação. Uma “aprovação” foi observada quando uma entrada visível mínima (ou seja, <1%) de JP8 foi observada após 20 horas submersa em JP8 tingido, indicando que a amostra selecionada criou uma vedação de ingresso no % de deformação compressiva selecionada. As tensões em cada amostra, na deformação mínima da série de deformações testadas que atingiram uma vedação de ingresso, são listadas com referência à tensão aplicada na vedação de entrada. No entanto, cada exemplo também pode vedar em deformações abaixo da tensão / deformação mínima testada que alcançou uma "aprovação". Os conjuntos de testes, incluindo espumas elastoméricas suportadas de acordo com os Exemplos 2 e 9, absorveram apenas uma pequena quantidade de combustível de aviação, resultando na absorção de cerca de 0,6% do peso de cada espuma elastomérica suportada. O conjunto de teste usando a espuma elastomérica suportada do Exemplo 14 realmente perdeu uma pequena quantidade de massa, provavelmente devido a um ou mais pontos adesivos entrando em contato com o combustível de aviação na periferia do conjunto de teste e perdendo massa por degradação do adesivo.

Assim, a espuma elastomérica suportada do Exemplo 2 criou uma vedação de ingresso para o combustível de aviação JP8 a 10% de deformação compressiva e tensão de compressão de 0,59 MPa; a espuma do Exemplo 9 criou uma vedação de ingresso com tensão de deformação de 11,5% ou abaixo e com tensão de compressão de 0,88 MPa; e a espuma do Exemplo 14 criou uma vedação de entrada com deformação de compressão de 13,7% ou abaixo e com tensão de compressão de 0,11 MPa.

[0091] Dependendo da espuma elastomérica específica suportada e de outros fatores estruturais, por exemplo, rugosidade das superfícies da interface, etc., as espumas elastoméricas suportadas podem impedir a entrada em deformação iguais ou inferiores a 10%. Em algumas modalidades, as espumas elastoméricas podem se deformar por uma quantidade maior ou igual a 50%, 60% ou 70%, dependendo da pressão aplicada; e as espumas elastoméricas impedirão a entrada de líquido em qualquer nível adequado de pressão aplicada. Assim, espumas elastoméricas suportadas são operáveis para selar/vedar uma interface em uma faixa de trabalho muito ampla, ou seja, em deformações que variam de tão baixo quanto ou inferior a 10% a mais de 70%.

EXEMPLOS DE ADESIVOS

[0092] Para demonstrar os benefícios do revestimento adesivo descontínuo para vedação, alguns exemplos de selantes (incluindo espumas elastoméricas suportadas) foram criados e testados.

[0093] O Exemplo 15 é um vedante formado por uma espuma elastomérica suportada de filme de ePTFE. A espuma elastomérica suportada inclui duas regiões de reforço, uma em cada face e um adesivo sensível à pressão com padrão de pontos em uma dessas faces. Cada uma das duas regiões de reforço utiliza uma camada porosa embutida de ePTFE que tem uma espessura inicial de cerca de 16 µm e uma densidade inicial de cerca de 0,28 g/cm3, feito pela W.

L.

Gore e

Associados.

Um elastômero de perfluoropoliéter, SIFEL 2661 da Shin-Etsu (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., Tóquio, JP) foi selecionado como elastômero e misturado com esferas poliméricas expansíveis EXPANCEL 920 DU 20 (Expancel,

Sundsvall, Suécia) como agente espumante, em uma proporção de mistura de 6,7:01 em massa.

A mistura foi embebida em ambas as camadas porosas de ePTFE e retirada com uma ferramenta de folga (0,076 mm) antes de ser tratada termicamente a 150°C durante 10 minutos para ativar o agente espumante e iniciar a cura do elastômero.

O compósito foi então tratado termicamente a 100°C durante 60 minutos para completar a cura.

Um padrão de adesivo sensível à pressão em duas partes PSA-16 (Silicone Solutions, Ltd., Cuyahoga

Falls, OH, EUA) foi aplicado usando uma forma feita de uma chapa de aço inoxidável com cerca de 0,025 mm de espessura com um padrão de orifício.

O adesivo sensível à pressão PSA-

16 foi preparado misturando-se a Parte A e a Parte B em uma proporção de 16:01 em massa.

O adesivo de PSA-16 misto foi aplicado sobre o aço e o composto de espuma elastomérica suportada por baixo do aço foi seletivamente revestida com o adesivo líquido.

O compósito revestido com adesivo foi então tratado termicamente a 125°C durante 75 minutos para curar o adesivo. Este exemplo de vedante é mostrado nas Figuras 8 e 9; onde a Figura 8 mostra uma imagem da superfície superior tirada com uma ampliação de 10X, e a Figura 9 mostra uma imagem de seção transversal tirada com uma ampliação de 57X. Para a seção transversal, a amostra foi cortada com uma lâmina de aço imersa em nitrogênio líquido, em um esforço para preservar a superfície da seção transversal. O padrão adesivo emprega "pontos" adesivos com diâmetros de cerca de 0,97 mm, espaçamento entre cada ponto até o ponto mais próximo de cerca de 2,19 mm e cada ponto adesivo com uma espessura de cerca de 0,031 mm.

[0094] O Exemplo 16 é um vedante formado por uma espuma elastomérica suportada semelhante ao Exemplo 15, isto é, espuma elastomérica suportada à base de SIFEL 2661, mas com uma proporção de mistura de 07:01 em massa de SIFEL para o agente espumante EXPANCEL, com a mesma geometria adesiva, mas utilizando um adesivo diferente. Diferentemente do Exemplo 15, que exigiu tratamento térmico para endurecer o adesivo, o Exemplo 16 usa o adesivo acrílico sensível à pressão SP-7555 ajustado com UV, (3M Inc., St. Paul, MN, EUA). O adesivo acrílico sensível à pressão ajustado com UV do Exemplo 16 foi curado usando uma fonte de luz UV de alta intensidade Dymax Bluewave 75 (Dymax, Inc., Torrington, CT,

EUA) a uma distância de 0,5 a 3 polegadas da face do compósito durante pelo menos 30 segundos.

[0095] O Exemplo 17 é um vedante formado usando uma espuma elastomérica suportada semelhante e adesivo sensível à pressão tal como no Exemplo 15, isto é, espuma elastomérica suportada à base de SIFEL 2661, com uma geometria adesiva diferente. No Exemplo 17, o adesivo sensível à pressão PSA- 16 é aplicado na forma de quadrados descontínuos com espaçamento livre, espaçados cerca de 4,24 mm e com dimensões de cerca de 1 mm.

[0096] De acordo com algumas modalidades, adesivos descontínuos podem ser aplicados às camadas selantes compressíveis que não sejam espumas elastoméricas suportadas. Consequentemente, o Exemplo 18 é um vedante formado a partir de espuma Buna-N disponível comercialmente (acrilonitrila butadieno), disponível pela McMaster-Carr como No. 1887T32 (McMaster-Carr, Santa Fe Springs, CA, EUA).

No Exemplo 18, uma espuma de 1/16” (1,5875 mm) é usada com o mesmo adesivo e a mesma geometria adesiva, tal como descrito acima em relação ao Exemplo 15, isto é, um padrão adesivo que emprega “pontos” de adesivo sensível à pressão PSA-16 tendo diâmetros de cerca de 0,97 mm, espaçamento de ponta a ponta de cada ponto até o ponto mais próximo de cerca de 2,19 mm e cada ponto adesivo com uma espessura de cerca de 0,031 mm.

[0097] O desempenho dos selantes exemplificativos dos Exemplos 15 e 18 (que empregam regiões adesivas descontínuas) foi medido em comparação com o desempenho de selantes de exemplo comparativos com revestimentos adesivos contínuos.

[0098] Os Exemplos Comparativos CE-4 e CE-5 mostram o desempenho de linha basal para os dois tipos de vedação usados nas amostras testadas, uma película de espuma suportada Sifel 2661 (CE-4) e uma espuma Buna-N (CE-5) com revestimentos adesivos. O melhor resultado com o método descrito acima é ter um % de variação de massa ligeiramente positiva após a imersão, o que indicaria que nenhum material compósito foi dissolvido no fluido de desafio e muito pouco penetrado na vedação. CE-4 mostra um valor de 0,3%, que atende a essa descrição. CE-5 mostra um valor mais alto de 16,4%, o que significa que uma pequena quantidade do fluido de desafio foi capaz de penetrar na vedação, mas que o material não se dissolveu.

[0099] CE-6 e CE-7 empregam construções semelhantes aos CE-4 e CE-5, respectivamente, com a adição de um revestimento adesivo contínuo. Estes exemplos podem ser usados para avaliar como a adição de uma camada adesiva contínua afetará a capacidade da vedação de limitar a entrada e caracterizar a quantidade de degradação do adesivo. O Exemplo Comparativo

CE-6 é um vedante formado por uma espuma elastomérica suportada semelhante à dos Exemplos de 15 a 17 e CE-4, ou seja, espuma elastomérica suportada baseada em SIFEL 2661, com uma geometria adesiva diferente. No Exemplo CE-6, o adesivo PSA-16 é aplicado na forma de um revestimento contínuo com uma espessura de cerca de 0,025 mm.

[0100] O Exemplo Comparativo CE-7 é um vedante formado por uma espuma semelhante à Buna-N como nos Exemplos 18 e EC-5, com uma geometria de adesivo diferente. No Exemplo CE- 7, o adesivo PSA-16 é aplicado na forma de um revestimento contínuo com uma espessura de cerca de 0,025 mm.

[0101] Os Exemplos Comparativo CE-6 e CE-7 incluem um revestimento adesivo contínuo e mostram a diferença entre o desempenho da vedação de revestimento adesivo contínuo e descontínuo e a compatibilidade química. Notavelmente, tanto EC-6 quanto CE-7 sofreram uma alteração de massa negativa significativa após imersão comprimida em JP-8, indicativo de ataque químico no adesivo contínuo. Todos os exemplos usando espuma de filme suportado Sifel 2661 usam uma espuma semelhante, tal como descrito no Exemplo 15. Todos os exemplos que usam espuma Buna-N usam o número de peça da folha de espuma Buna-N de 1/16” de espessura (No. 1887T32) da McMaster-Carr. Todos os exemplos que usam o PSA-16 - PSA de silicone - usam uma aplicação semelhante e uma etapa de cura, conforme descrito no Exemplo 15. Todos os exemplos que usam adesivo acrílico sensível à pressão 3M SP-7555 com UV, usam uma etapa de aplicação semelhante à descrita no Exemplo 15, mas foram curados usando uma fonte de luz UV de alta intensidade Dymax Bluewave 75 a uma distância de 0,5 a 3 polegadas da superfície por pelo menos 30 segundos.

[0102] A Tabela 5 refere-se à captação de peso comprimido de espumas elastoméricas suportadas com revestido adesivo e espumas Buna-N contra a entrada de combustível de aviação em uma célula protegida pelas espumas para exemplos selecionados. As espumas revestidas com adesivo exemplificativas foram carregadas em uma célula incluindo uma porção superior transparente e comprimidas a uma pressão nominal para atingir uma deformação compressiva entre 10% e 25%. As amostras foram então introduzidas em uma solução tingida de combustível JP8 e amostradas para coleta de peso (de combustível de aviação JP8).

Tabela 5: Exemplos de adesivos: Captação de peso e entrada de combustível de aviação Exemplo # Descrição do Descrição do adesivo % de captação de selante peso de combustível de aviação em imersão compactada Espuma PSA-16 com 15 elastomérica padrão de ponto -0,6% suportada circular apertado 3M SP-7555 PSA Espuma acrílico 16 elastomérica Não testado com padrão circular suportada apertado Espuma PSA-16 17 elastomérica com padrão quadrado Não testado suportada pouco espaçado PSA-16 18 Espuma Buna-N com padrão de ponto 14,0% circular apertado Espuma Sem revestimento CE-4 elastomérica 0,3% adesivo suportada Sem revestimento CE-5 Espuma Buna-N 16,4% adesivo Espuma PSA-16 com CE-6 elastomérica -13,6 % revestimento Contínuo suportada PSA-16 com CE-7 Espuma Buna-N -4,6 % revestimento contínuo

[0103] Combustível de aviação foi utilizado como um líquido de trabalho prático para demonstrar a eficácia das modalidades acima descritas de regiões adesivas com padrão descontínuo em resistir à degradação de um fluido de desafio agressivo. Cada um dos dois tipos de vedação utilizados, ou seja, a espuma elastomérica suportada e a espuma Buna-N, é estável em combustível de aviação JP8. O adesivo sensível à pressão PSA-16 usado não é estável no combustível de aviação JP8. Tal como descrito acima, no caso de um revestimento contínuo, a borda cortada do adesivo está em contato com o combustível e pode permitir a entrada de combustível na interface e degradar o adesivo. No caso de um adesivo com padrão descontínuo, o corpo compressível da vedação pode comprimir em torno de cada região adesiva e protegê-la contra ataques químicos. Tal como mostrado na Tabela 5, para a espuma elastomérica suportada, O Exemplo 15 com o padrão adesivo descontínuo mostra evidência mínima de degradação do adesivo com uma captação de peso de -0,6%. No entanto, um vedante semelhante com um revestimento de adesivo contínuo, Exemplo CE-6, apresenta uma captação de peso de -13,6%, sugerindo significativamente mais degradação e penetração.

Da mesma forma, para as amostras de espuma Buna-N, o exemplo de revestimento adesivo contínuo, CE-7, mostrou uma captação de peso significativamente mais negativa do que o Exemplo 18 com um padrão adesivo descontínuo, com -4,6% em comparação a 14,0%. Foi realizado um teste de controle para cada substrato compressível, ou seja, para a espuma Buna-N, bem como para a espuma elastomérica suportada, no qual foi realizado um teste de captação de peso e intrusão de combustível de aviação usando apenas cada selante respectivo sem adesivo. O teste de controle da espuma elastomérica teve um aumento de peso de 0,3%. O teste de controle da espuma Buna-N teve um aumento de peso de 16,4%. A Tabela 6 mostra os mesmos resultados de teste de imersão compactados representados como dados normalizados para as amostras de controle, Exemplos CE-4 e CE-5. Com ambos os tipos de vedantes, quando se adiciona um adesivo com padrão de pontos apertados, o % de captação de peso diminui ligeiramente, em 0,9% e 2,4 % para a espuma elastomérica suportada e Buna-N, respectivamente, mostrando ligeira degradação de pontos perto uma aresta cortada. Novamente com ambos os tipos de vedantes, quando se adiciona um adesivo com revestimento contínuo, o % de captação de peso diminui drasticamente, em 13,9% e 21,0% para a espuma elastomérica suportada e Buna- N, respectivamente, mostrando que ocorre uma degradação significativamente maior de um adesivo contínuo em comparação a um adesivo descontínuo com padrão de pontos.

[0104] No caso de ambos os tipos de vedação (ou seja, espuma elastomérica suportada e espuma Buna-N), ao aplicar uma camada contínua de adesivo que não é quimicamente estável no combustível de aviação, o % de variação de massa é um valor significativamente negativo devido ao adesivo ser dissolvido em contato com o combustível de aviação.

Ao aplicar o mesmo adesivo em um revestimento adesivo descontínuo, a magnitude do % de variação de massa diminui significativamente, uma vez que a maioria das regiões adesivas é vedada, no que tange o contato com o combustível,

pelo material de vedação compatível, o qual é estável no combustível de aviação.

Os dados de compressão normalizados são fornecidos abaixo na Tabela 6, o que ilustra a diferença na mudança de massa entre materiais comparáveis com adesivos descontínuos e contínuos.

Tabela 6: Dados normalizados de imersão compactada Exemplo Diferença no % de Descrição do Descrição do # alteração de massa do selante adesivo exemplo sem adesivo CE-4 Espuma PSA-16 elastomérica sem revestimento 0 suportada adesivo 15 PSA-16 Espuma com padrão de elastomérica -0,9% ponto circular suportada apertado CE-6 Espuma PSA-16 com elastomérica revestimento -13,9% suportada contínuo CE-5 PSA-16 Espuma Buna-N sem revestimento 0 adesivo 18 PSA-16 com padrão de Espuma Buna-N -2,4% ponto circular apertado CE-7 PSA-16 Espuma Buna-N com revestimento -21,0% contínuo

[0105] A invenção tem sido descrita de forma detalhada para efeitos de clareza e compreensão. No entanto, os técnicos na arte apreciarão que certas alterações e modificações podem ser praticadas dentro do escopo das reivindicações anexas.

[0106] Na descrição anterior, para fins de explicação, numerosos detalhes foram estabelecidos para fornecer um entendimento de várias modalidades da presente divulgação.

No entanto, será evidente para um técnico na arte que certas modalidades podem ser praticadas sem alguns desses detalhes ou com detalhes adicionais. Além disso, materiais específicos e propriedades do material, conforme descrito com referência a uma modalidade (por exemplo, densidades, porosidades, espessuras, materiais alternativos, etc.) podem ser combinados ou usados no lugar dos materiais descritos em outras modalidades, exceto onde explicitamente contraindicado.

[0107] Tendo divulgado várias modalidades, será reconhecido pelo técnico no assunto que várias modificações, construções alternativas e equivalentes podem ser usadas sem se afastar do espírito das modalidades. Além disso, vários processos e elementos conhecidos não foram descritos para evitar obscurecer desnecessariamente a presente divulgação.

Consequentemente, a descrição acima não deve ser tomada como limitativa do escopo da presente divulgação ou reivindicações.

[0108] Onde é fornecido um intervalo de valores, entende- se que cada valor intermediário, na menor fração da unidade do limite inferior, a menos que o contexto indique claramente o contrário, entre os limites superior e inferior desse intervalo também é especificamente divulgado. Qualquer intervalo mais estreito entre quaisquer valores declarados ou valores não declarados em um intervalo declarado e qualquer outro valor declarado ou interveniente nesse intervalo declarado é abrangido. Os limites superior e inferior desses intervalos menores podem ser incluídos ou excluídos independentemente no intervalo, e cada intervalo em que um, nenhum ou ambos os limites estão incluídos nos intervalos menores também é abrangido pela presente divulgação, sujeito a qualquer limite especificamente excluído no intervalo indicado. Onde o intervalo declarado inclui um ou ambos os limites, também são incluídos os intervalos excluindo um ou ambos os limites incluídos.

[0109] Conforme usado neste documento e nas reivindicações anexas, as formas singulares "um/uma" e "o/a" incluem referências plurais, a menos que o contexto indique claramente o contrário. Além disso, as palavras "compreendem", "compreendendo", "contém", "contendo", "incluem", "incluindo" e "inclui", quando usadas nesta especificação e nas reivindicações a seguir, destinam-se a especificar a presença de recursos, números inteiros, componentes ou etapas declarados, mas elas não impedem a presença ou adição de um ou mais outros recursos, números inteiros, componentes, etapas, atos ou grupos.

[0110] A seguir, exemplos adicionais são descritos para facilitar o entendimento da presente divulgação:

[0111] E1. Uma espuma elastomérica suportada inclui uma matriz elastomérica incluindo uma região espumada e uma região de reforço. A região espumada inclui o elastômero e uma pluralidade de células preenchidas com gás definidas pelo elastômero, e a região de reforço inclui uma camada porosa com uma rede interconectada de poros pelo menos parcialmente embebida com o elastômero.

[0112] E2. A espuma de qualquer um dos exemplos anteriores, em que a camada porosa é totalmente embebida com o elastômero.

[0113] E3. A espuma, de qualquer um dos exemplos anteriores, em que a região de reforço é uma primeira região de reforço e inclui ainda uma segunda região de reforço incluindo uma segunda camada porosa com uma segunda rede interconectada de poros pelo menos parcialmente embebida com o elastômero, em que a primeira região de reforço é posicionada em um primeiro lado da região espumada e a segunda região de reforço é posicionada em um segundo lado da região espumada oposta ao primeiro lado.

[0114] E4. A espuma, de com qualquer um dos exemplos anteriores, em que a região de reforço é substancialmente livre de células preenchidas com gás.

[0115] E5. A espuma, de qualquer um dos exemplos anteriores, em que o elastômero é um primeiro elastômero e a matriz elastomérica ainda inclui um segundo elastômero, em que o primeiro e segundo elastômeros são misturados para formar a matriz elastomérica.

[0116] E6. A espuma, de qualquer um dos exemplos de 1 a 5, em que a camada porosa inclui um material de tecido.

[0117] E7. A espuma, de qualquer um dos exemplos anteriores, em que a camada porosa inclui um filme de fluoropolímero expandido.

[0118] E8. A espuma, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, em que a camada porosa inclui um filme de politetrafluoroetileno expandido (ePTFE).

[0119] E9. A espuma, de qualquer um dos exemplos de 1 a 5, em que a camada porosa inclui um tecido de poli(éter- éter-cetona) (PEEK).

[0120] E10. A espuma, de qualquer um dos exemplos de 1 a 5, em que a camada porosa inclui um material de fibra de vidro.

[0121] E11. A espuma, de qualquer um dos exemplos anteriores, na forma de uma folha que possui uma espessura de 85 µm a 2.000 µm.

[0122] E12. A espuma, de qualquer um dos exemplos de 1 a 10, na forma de um rolo.

[0123] E13. A espuma, de qualquer um dos exemplos de 1 a 5, em que a camada porosa inclui um filme de ePTFE que possui uma espessura de 8 µm a 35 µm.

[0124] E14. A espuma, de qualquer um dos exemplos de 1 a 5, em que a camada porosa inclui um filme de ePTFE que possui uma espessura de 1 µm a 100 µm.

[0125] E15. A espuma, de qualquer um dos exemplos anteriores, em que as células preenchidas com gás têm um tamanho de célula médio, por diâmetro, de cerca de 5 µm a cerca de 700 µm.

[0126] E16. A espuma, de qualquer um dos exemplos anteriores, em que o elastômero inclui silicone, fluorossilicone, ou perfluoropoliéter.

[0127] E17. A espuma, de qualquer um dos exemplos de 1 a 15, em que o elastômero inclui um fluoroelastômero.

[0128] E18. A espuma, de qualquer um dos exemplos anteriores, em que a região espumada é formada a partir de uma mistura espumada que inclui o elastômero e um agente espumante.

[0129] E19. A espuma, de qualquer um dos exemplos anteriores, em que a região espumada é formada por meio de um agente espumante químico adicionado ao elastômero.

[0130] E20. A espuma, de qualquer um dos exemplos de 1 a 18, em que a região espumada é formada a partir de uma mistura espumada que inclui o elastômero e um agente espumante seco ativado por calor.

[0131] E21. A espuma, do exemplo 20, em que o agente espumante inclui esferas de polímero expansíveis ativadas por calor.

[0132] E22. A espuma, de qualquer um dos exemplos anteriores, em que a região espumada possui uma espessura de 90 µm a 1850 µm.

[0133] E23. A espuma, de qualquer um dos exemplos anteriores, em que a espuma se comprime até uma deformação de até 85% sob tensão de 16 MPa.

[0134] E24. A espuma, de qualquer um dos exemplos anteriores, em que a espuma apresenta um conjunto de compressão tão baixo quanto ou inferior a 11% quando submetido a uma deformação inicial de 25%.

[0135] E25. A espuma, de qualquer um dos exemplos anteriores, em que a espuma absorve menos do que 2,0% de combustível JP-8, em peso, quando imersa mais de 20 horas com compressão.

[0136] E26. A espuma, de qualquer um dos exemplos anteriores, em que a espuma é operável para evitar a entrada de líquido quando a espuma é inserida em uma interface de acordo com um teste de entrada de líquido quando a espuma é sujeita a uma deformação compressiva de 15% ou menos.

[0137] E27. A espuma, de qualquer um dos exemplos anteriores, em que a espuma é operável para selar uma interface contra a intrusão de líquido em um intervalo de temperaturas de -50°C a pelo menos 100ºC.

[0138] E28. A espuma, de qualquer um dos exemplos anteriores, que inclui ainda um primeiro revestimento de liberação conectado de forma removível com uma das regiões espumadas e de reforço.

[0139] E29. A espuma, de acordo com o exemplo 28, que inclui ainda um segundo revestimento de liberação conectado de forma removível com outra das regiões espumadas e de reforço.

[0140] E30. A espuma, de qualquer um dos exemplos anteriores, que inclui ainda um padrão de regiões adesivas descontínuas conectadas com pelo menos um de uma primeira superfície ou uma segunda superfície da matriz elastomérica, em que a matriz elastomérica é operável para adaptar-se em torno das regiões adesivas para impedir a entrada de fluido através das regiões adesivas quando a espuma elastomérica é comprimida em uma direção perpendicular à primeira ou segunda superfície.

[0141] E31. Uma junta de vedação seca que inclui a espuma de qualquer um dos exemplos anteriores.

[0142] E32. Uma arruela de vedação seca que inclui a espuma de qualquer um dos exemplos anteriores.

[0143] E33. Um método para formar uma espuma selante seca, que inclui: - fornecer uma camada porosa incluindo uma rede interconectada de poros; - moldar uma mistura líquida de um elastômero e um agente espumante com a camada porosa, posicionando a camada porosa em um primeiro lado da mistura líquida, de modo que a mistura líquida molhe a camada porosa; - ativar o agente espumante para criar uma pluralidade de células fechadas preenchidas com gás na mistura líquida; e - curar o elastômero para formar uma matriz elastomérica contendo uma região de reforço que inclui a camada porosa e uma região espumada contendo a pluralidade de células preenchidas com gás.

[0144] E34. O método, de qualquer um dos exemplos anteriores, em que a camada porosa é uma primeira camada porosa e a região de reforço é uma primeira região de reforço, e inclui ainda: - fornecer uma segunda camada porosa, incluindo uma segunda rede interconectada de poros; - posicionar a segunda camada porosa em um segundo lado da mistura líquida oposta ao primeiro lado, de modo que a mistura líquida molhe a segunda camada porosa; e - curar o elastômero para formar a matriz elastomérica contendo uma segunda região de reforço que inclui a segunda camada porosa.

[0145] E35. O método, de qualquer um dos exemplos anteriores, que inclui ainda: aplicar um adesivo em pelo menos uma de uma primeira superfície e segunda superfície da matriz elastomérica.

[0146] E36. O método, do exemplo 35, em que aplicar o adesivo inclui a aplicação de um padrão de regiões adesivas descontínuas em pelo menos uma da primeira superfície e segunda superfície.

[0147] E37. O método, de acordo com o exemplo 35, em que aplicar o adesivo inclui a aplicação um adesivo de face completa em pelo menos uma primeira superfície ou segunda superfície.

[0148] E38. O método, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, em que o agente espumante inclui um agente espumante de partículas secas tendo um tamanho de partícula maior do que um tamanho de poros da rede de poros.

[0149] E39. O método, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, em que a camada porosa inclui uma membrana de ePTFE de alta resistência que possui uma espessura de 1 µm a 100 µm.

[0150] E40. O método, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, em que: - o elastômero inclui um fluoroelastômero termoendurecido e o agente espumante inclui um agente espumante ativado por calor; e - a ativação do agente espumante inclui o aquecimento da mistura líquida a uma temperatura de ativação, de modo que o agente espumante forme a pluralidade de células fechadas preenchidas com gás.

[0151] E41. O método, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, em que a temperatura de ativação está na gama de 100°C a cerca de 160ºC; e a etapa de ativação inclui o aquecimento da mistura líquida até a temperatura de ativação durante 1 a 10 minutos.

[0152] E42. O método, de acordo com qualquer um dos exemplos anteriores, em que a etapa de cura inclui aquecer a mistura líquida a uma temperatura de cura de cerca de 75ºC a 125ºC, durante 5 a 180 minutos.

[0153] E43. A vedação compressível que inclui: um corpo compressível que possui uma primeira superfície e uma segunda superfície; e um padrão de regiões adesivas descontínuas formadas por um adesivo conectado com pelo menos uma da primeira superfície ou segunda superfície do corpo compressível, em que o corpo compressível é operável para estar em conformidade com o padrão das regiões adesivas para impedir a entrada de fluido, por exemplo, através do padrão, quando o corpo compressível é comprimido em uma direção perpendicular à primeira ou segunda superfície.

[0154] E44. A vedação compressível, de qualquer um dos exemplos anteriores, em que o padrão de regiões adesivas descontínuas está ligado com a primeira superfície e com a segunda superfície do corpo compressível.

[0155] E45. A vedação compressível, de qualquer um dos exemplos anteriores, em que o corpo compressível inclui uma matriz elastomérica que inclui um elastômero.

[0156] E46. A vedação compressível, de qualquer um dos exemplos anteriores, em que o corpo compressível possui uma primeira espessura e pode ser operado para comprimir, pelo menos, 15% da primeira espessura sob uma tensão de compressão de 1 MPa, e em que o padrão das regiões adesivas possui uma espessura inferior a 15% da primeira espessura.

[0157] E47. A vedação compressível, de qualquer um dos exemplos anteriores, em que o padrão de regiões adesivas descontínuas inclui uma pluralidade de pontos adesivos circulares.

[0158] E48. A vedação compressível, de qualquer um dos exemplos anteriores, em que o padrão de regiões adesivas descontínuas inclui uma pluralidade de regiões adesivas quadradas.

[0159] E49. A vedação compressível, de qualquer um dos exemplos anteriores, em que o padrão de regiões adesivas descontínuas inclui pontos circulares com diâmetros de cerca de 0,2 mm a 5 mm, espaçamento entre extremidades de cada ponto até o ponto mais próximo de cerca 0,5 a 25 mm e espessuras de cerca de 10 μm a cerca de 100 μm.

[0160] E50. A vedação compressível, de qualquer um dos exemplos anteriores, em que cada região adesiva do padrão de regiões adesivas possui uma espessura de 10 μm a 50 μm.

[0161] E51. A vedação compressível, de qualquer um dos exemplos anteriores, em que cada região adesiva possui uma espessura inferior ou igual a 100 μm, preferivelmente inferior ou igual a 50 μm, ou inferior ou igual a 25 μm, ou inferior ou igual a 10 μm.

[0162] E52. A vedação compressível, de qualquer um dos exemplos anteriores, em que o adesivo inclui um adesivo sensível à pressão (PSA) que pode ser depositado em forma líquida ou fundida com calor, o adesivo incluindo pelo menos um dentre: silicone, acrílico, borracha butílica, acetato de vinila e etileno, borracha natural, nitrila, copolímero em bloco de estireno, poliuretano, ou mistura de qualquer combinação adequada dos mesmos.

[0163] E53. A selagem compressível, de qualquer um dos exemplos anteriores, em que o adesivo inclui um adesivo de silicone sensível à pressão de duas partes mistas.

[0164] E54. A vedação compressível, de qualquer um dos exemplos de E43 a E52, em que o adesivo inclui um adesivo acrílico.

[0165] E55. A vedação compressível, de qualquer um dos exemplos anteriores, em que o padrão de regiões adesivas é formado por um adesivo de contato ajustado com UV.

[0166] E56. A vedação compressível, de qualquer um dos exemplos anteriores, em que o padrão de regiões adesivas é formado pela passagem do adesivo através de uma forma que contém um padrão de orifícios no corpo compressível.

[0167] E57. A vedação compressível, de qualquer um dos exemplos anteriores, em que o padrão de regiões adesivas é formado imprimindo-se o adesivo no corpo compressível.

[0168] E58. A vedação compressível, de qualquer um dos exemplos anteriores, em que o corpo compressível inclui uma matriz elastomérica que inclui: - uma região espumada incluindo uma pluralidade de células preenchidas com gás definidas pelo elastômero; e - uma região de reforço incluindo uma camada porosa que possui uma rede interconectada de poros pelo menos parcialmente embebida com o elastômero.

[0169] E59. A vedação compressível, de qualquer um dos exemplos de E43 a E57, em que o corpo compressível inclui uma espuma de borracha.

[0170] E60. A vedação compressível do exemplo E59, em que o corpo compressível inclui espuma Buna-N.

[0171] E61. O método de formação de uma vedação compressível, que inclui: com um corpo compressível que possui uma primeira superfície; aplicar um padrão de regiões adesivas descontínuas formadas de um adesivo à primeira superfície do corpo compressível a uma espessura do adesivo, sendo a espessura do adesivo suficientemente fina em comparação com uma espessura não comprimida do corpo do corpo compressível, em que o corpo compressível, quando comprimido, é operável para se adaptar ao redor do padrão de regiões adesivas descontínuas.

[0172] E62. O método, de qualquer um dos exemplos anteriores, em que o corpo compressível inclui uma espuma elastomérica.

[0173] E63. O método, de qualquer um dos exemplos anteriores, em que a aplicação do padrão de regiões adesivas descontínuas inclui: aplicação removível de uma forma que possui um padrão de orifício configurado para corresponder ao padrão de regiões adesivas descontínuas à primeira superfície; aplicação do adesivo à forma e à primeira superfície através do padrão de orifícios da forma; e remoção da forma da primeira superfície.

[0174] E64. O método, de qualquer um dos exemplos anteriores, em que a aplicação do padrão de regiões adesivas descontínuas inclui a impressão do padrão de regiões adesivas descontínuas na primeira superfície.

[0175] E65. O método, de qualquer um dos exemplos anteriores, que inclui ainda a cura do padrão de regiões adesivas através da aplicação de um tratamento térmico ao adesivo.

[0176] E66. O método, de qualquer um dos exemplos anteriores, que inclui ainda a cura do padrão de regiões adesivas através da aplicação de um tratamento de luz UV ao adesivo.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Espuma elastomérica suportada caracterizada por compreender: - uma matriz elastomérica que compreende um elastômero, e que compreende: - uma região espumada compreendendo uma pluralidade de células preenchidas com gás definidas pelo elastômero; e - uma região de reforço compreendendo uma camada porosa que possui uma rede interconectada de poros pelo menos parcialmente embebida com o elastômero.

2. Espuma, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a camada porosa ser totalmente embebida com o elastômero.

3. Espuma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 2, caracterizada por a região de reforço ser uma primeira região de reforço e compreender ainda uma segunda região de reforço compreendendo uma segunda camada porosa com uma segunda rede interconectada de poros pelo menos parcialmente embebida com o elastômero, em que: - a primeira região de reforço está posicionada no primeiro lado da região espumada; e - a segunda região de reforço está posicionada no segundo lado da região espumada oposta ao primeiro lado.

4. Espuma, de acordo com qualquer uma das reivindicações

1 a 3, caracterizada por a região de reforço estar substancialmente livre de células preenchidas com gás.

5. Espuma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada por o elastômero ser um primeiro elastômero e a matriz elastomérica compreender ainda um segundo elastômero, em que o primeiro e o segundo elastômeros são misturados para formar a matriz elastomérica.

6. Espuma, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizada por a camada porosa compreender um dentre um material de tecido, um filme de fluoropolímero expandido, um filme de politetrafluoroetileno expandido (ePTFE), um tecido de poli(éter-éter-cetona) (PEEK), ou um material de fibra de vidro.

7. Espuma, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizada por a camada porosa compreender um filme de ePTFE que possui uma espessura de 1 µm a 100 µm.

8. Espuma, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada por a camada porosa compreender um filme de ePTFE que possui uma espessura de 8 µm a 35 µm.

9. Espuma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada por o elastômero compreender um silicone, fluorossilicone, perfluoropoliéter ou outro fluoroelastômero.

10. Espuma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada por a região espumada ser formada por uma dentre uma mistura espumada compreendendo o elastômero e um agente espumante, um agente químico espumante adicionado ao elastômero ou uma mistura espumada compreendendo o elastômero e um agente espumante seco ativado por calor opcionalmente compreendendo esferas de polímero expansíveis ativadas por calor.

11. Espuma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada por a espuma se comprimir até uma deformação de até 85% sob tensão de 16 MPa.

12. Espuma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada por a espuma exibir um conjunto de compressão tão baixo quanto ou inferior a 11% quando submetida a uma deformação inicial de 25%.

13. Espuma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizada por a espuma absorver menos de 2,0% de combustível JP-8 em peso quando imersa por 20 horas com compressão tão baixa quanto ou inferior a 10% de deformação.

14. Espuma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizada por compreender ainda um padrão de regiões adesivas descontínuas conectadas com pelo menos uma dentre uma primeira superfície ou uma segunda superfície da matriz elastomérica, em que a matriz elastomérica é operável para se adaptar em torno das regiões adesivas para evitar a entrada de fluido através das regiões adesivas quando a espuma elastomérica é comprimida em uma direção perpendicular à primeira ou à segunda superfície.

15. Junta de vedação seca ou arruela de vedação seca, caracterizada por compreender a espuma conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 14.

16. Método para formar uma espuma de vedação seca caracterizado por compreender: - fornecer uma camada porosa compreendendo uma rede interconectada de poros; - moldar uma mistura líquida de um elastômero e um agente espumante com a camada porosa, posicionando a camada porosa em um primeiro lado da mistura líquida, de modo que a mistura líquida molhe a camada porosa; - ativar o agente espumante para criar uma pluralidade de células fechadas e preenchidas com gás na mistura líquida; e - curar o elastômero para formar uma matriz elastomérica contendo uma região de reforço que inclui a camada porosa e uma região espumada contendo a pluralidade de células preenchidas com gás.