MEZCLA DE POLIMERO DE MOLDEO POR FUSION Y METODOS PARA HACERLO Y SU USO
Campo de la Invención Esta descripción se refiere a mezclas de polímeros que pueden formarse en formas útiles con propiedades del material mejorado, que incluyen, pero no se limitan a densidad, color, magnetismo, conductividad térmica, resistencia térmica, conductividad eléctrica, y otras propiedades físicas. Las modalidades ilustrativas descritas en la presente también se refieren más específicamente a mezclas de polímero termoplásticas termo-fusibles o termo-endurecidas termo-fusibles. Antecedentes de la Invención Las mezclas de particulado y polímeros que utilizan una variedad tanto de materiales particulados (en partículas) de alta y baja densidad se han hecho. Los polímeros se han combinado con rellenos y ciertos materiales en partículas en varias cargas. Tales materiales tienen un amplio espectro de aplicaciones y usos, tanto en aplicaciones de consumidor como industriales. Tales aplicaciones incluyen mezclas con menos densidad que la densidad de la fase de polímero y con muy altas densidad. En una aplicación la alta densidad es un objetivo. El plomo ha sido comúnmente utilizado en aplicaciones que
requieren un material de alta densidad. Las Aplicaciones de materiales de alta densidad incluyen perdigones, y otros proyectiles balísticos, señuelos de pesca, pesas para pesca, pesas para ruedas y otras aplicaciones de alta densidad. El plomo también se ha utilizado en aplicaciones que requieren propiedades diferentes de densidad que incluyen blindado para radiación debido a su resistencia a EMI y características maleables. Las pesas para pesca prensadas hechas de plomo permiten al usuario fácilmente perforar la pesca sobre una línea de pesca sin herramientas o gran dificultad. En el caso de perdigones de escopeta, u otros proyectiles balísticos, el plomo ofrece la densidad requerida, la fuerza de penetración y la maleabilidad para lograr una gran precisión y un mínimo desgaste del barril del arma. El plomo ha sido la elección principal tanto de aplicaciones de cacería como militares. Muchas jurisdicciones en los Estados Unidos y en cualquier otro lugar han considerado seriamente prohibir la venta y el uso de perdigones de plomo y lastres de plomo debido a las concentraciones de plomo en incremento en lagos dando como resultado la mortalidad de las poblaciones naturales. Otros materiales de alta densidad, tales como el uranio consumido se han propuesto e implementado . Los materiales mezclados han sido sugeridos como reemplazo para materiales de plomo y otros materiales de alta densidad. Los materiales mezclados se han realizado durante muchos años combinando generalmente
dos materiales diferentes para obtener propiedades beneficiosas de ambos. Una mezcla auténtica es única debido a la interacción de los materiales que proporciona las mejores propiedades de ambos componentes. De nuevo, los materiales poliméricos rellenos han sido producidos durante muchos años pero han estado limitados en el grado de relleno que puede lograrse debido a la disminución indeseable en las propiedades físicas del producto mezclado a altas cargas volumétricas de las partículas en el polímero. Muchos tipos de materiales mezclados son conocidos y no son simples mezclas. Generalmente, la técnica reconoce que la combinación de metales de ciertos tipos y a proporciones que forman una aleación proporciona propiedades únicas en los materiales de aleación metal/metal. Las mezclas de metal/cerámicas han sido hechas típicamente involucrando la combinación de partículas de metal o fibras con materiales de arcilla que pueden dispararse en una mezcla de metal/cerámica. Tarlow, Patente de E. U. A. No. 3,895,143, enseña un material de hoja que comprende látex de elastómero que incluye fibras inorgánicas dispersas y partículas metálicas finamente divididas. Bruner et al., Patente de E. U. A. No. 2,748,099, enseñan un material de nylon que contienen cobre, aluminio o grafito con el propósito de modificar las propiedades térmicas o eléctricas del material,
pero no la densidad de la mezcla. Sandbank, Patente de E. U. A. No. 5,548,125, enseñan un artículo de vestir que comprende un polímero flexible con un volumen relativamente pequeño en porcentaje de tungsteno con el propósito de obtener blindado para radiación. Belanger et al., Patente de E. U. A. No. 5,237,930, describen municiones para práctica que contienen polvo de cobre y un polímero termoplástico, típicamente un material de nylon. Epson Corporation, JP 63-273664 A muestran una poliamida que contiene fibra de vidrio de silicato metálico, bigotes tejidos apretados y otros materiales como una mezcla que contiene metal. Bray et al., Patentes de E. U. A. Nos. 6,048,379 y 6,517,774, describen un intento de producir materiales mezclados de polímero de tungsteno. Las descripciones de la patente combinan polvo de tungsteno que tiene un tamaño de partícula menor de 10 mieras, opcionalmente con otros componentes y un polímero u otra fibra metálica. Los materiales vendidos por el apoderado Bray et al . y los materiales descritos en la patente no logran una densidad mayor de 10.0 gm-cm"3. Barbour et al., Patente de E. U. A. No. 6,411,248, describen el uso de una pistola adhesiva aplicada al material que absorbe la termo-fusión de radar, incluyendo polvo de carbonilo y hierro en poliuretano termoplástico y un desactivador metálico único en cantidades útiles para una aplicación específica. Un material mezclado metálico termoplástico de alta
densidad no ha sido obtenido que puede utilizarse para formar objetos que utilizan la tecnología de la termo-fusión aparte de la tecnología del componedor y el extrusor. Existe una necesidad sustancial de un material formable que tenga una alta densidad, baja toxicidad, y propiedades mejoradas en términos de propiedades eléctricas/magnéticas, maleabilidad, grado de procesamiento térmico, particularmente utilizando el equipo de procesamiento térmico existente, y propiedades viscoelásticas que pueden utilizarse en dispositivos aplicadores de termo-fusión simple. Tales materiales son adecuados para aplicaciones de consumidor, procesos por lotes pequeños, aplicaciones de fabricación de semi-trabajo y otras aplicaciones que involucran la eficiente aplicación de cantidades de mezclas utilizando equipo operado a mano. Las formulaciones de moldeo por fusión de baja densidad pueden producirse a través del uso de materiales de baja densidad que incluyen por ejemplo: esferas de vidrio huecas. Las esferas de vidrio huecas se utilizan ampliamente en la industria como aditivos para compuestos de polímeros, por ejemplo, como modificadores, potenciadores , para proporcionar rigidez y rellenadores . Estas esferas son lo suficientemente fuertes para evitar ser trituradas o rotas durante el tratamiento adicional del compuesto polimérico, tal como a través de aspersión de alta presión, amasadura, extrusión o moldeo por inyección. La distribución adecuada de
las esferas de vidrio se completa al mantener la viscosidad adecuada de la formulación de la esfera de polímero/vidrio. Además, se desea que estas esferas sean resistentes para la lixiviación u otra interacción química con su compuesto polimérico asociado. El método para expandir las partículas de vidrio sólidas en esferas de vidrio huecas mediante el calentamiento es bien conocido. Ver, por ejemplo, la Patente de E. U. A. 3,365,315. El vidrio se muele para formar partículas y después se calienta para causar que las partículas se hagan plásticas y para materiales gaseosos dentro del vidrio para actuar como un agente de soplado para causar que las partículas se expandan. Durante el calentamiento y la expansión, las partículas se mantienen en un estado suspendido, ya sea a través de corriente de gas directo bajo ellas o permitiéndoseles caer libremente a través de una zona de calentamiento. El azufre, o los compuestos de oxígeno y de azufre, sirven como el agente de soplado principal . Un número de factores afectan la densidad, tamaño, resistencia, durabilidad química y rendimiento (el porcentaje en peso o volumen de partícula calentadas que se hacen huecas) o esferas de vidrio huecas. Estos factores incluyen la composición química del vidrio; el tamaño de las partículas alimentadas en el horno; la temperatura y la duración del calentamiento de las partículas; y la atmósfera
química (por ejemplo, oxidación o reducción) a la que las partículas están expuestos durante el calentamiento. Ha habido problemas en el intento de mejorar la calidad y el rendimiento de las esferas de vidrio huecas. Una razón es que se cree que el porcentaje de sílice (Si02) , en el vidrio utilizado para formar las esferas de vidrio hueco debería estar 65 y 85 por ciento en peso y que el porcentaje en peso de SiO.sub.2 por debajo del 60 al 65 por ciento drásticamente reduciría el rendimiento de las esferas huecas. Las esferas de vidrio huecas tienen densidades promedio de aproximadamente 0.1 gramos-cm"3 a aproximadamente 0.6 gramos-cm"3 o aproximadamente 0.12 gramos-cm"3 a aproximadamente 0.6 gramos-cm.3 y se preparan mediante el calentamiento de las partículas de vidrio sólidas. Para un producto de esferas de vidrio huecas que tienen una densidad promedio deseada particular, existe un intervalo de tamaño de esferas óptimo para las partículas que forman un producto que produce la resistencia promedio máxima. Este intervalo puede expresarse como > 10 a 250 µp?. Las esferas de vidrio utilizadas comercialmente incluyen tanto esferas de vidrio sólidas como huecas. Todas las partículas calentadas en el horno no se expanden, y la mayor parte de los productos de esferas de vidrio huecas se venden sin separar el hueco de las esferas sól idas .
Breve Descripción de la Invención La descripción se refiere a una mezcla de polímero moldeada por fusión en una forma adecuada para cargarla en, y aplicarse a través de, aplicadores manuales o accionados con la mano de termo-fusión que pueden fundirse y aplicarse a los materiales fundidos tales como aplicadores adhesivos termo-fusibles (pistolas adhesivas) . La mezcla de polímero incluye partículas de material aumentado o de alta densidad, tales como metales, metales mixtos, aleaciones y compuestos inorgánicos, dispersados o embebidos en un aglutinante polimérico termoplástico o termo-endurecido, o matriz así como partículas de baja densidad (por ejemplo, esferas de vidrio hueco) . La mezcla opcionalmente además incluye un modificador interfacial para mejorar la asociación entre las partículas y el polímero y para mejorar las propiedades reológicas de los materiales mezclados. La elección de la combinación de factores que incluyen el tamaño de partícula de la fase en partícula, la dependencia de la temperatura de las propiedades mecánicas de la matriz de polímero y, opcionalmente, las propiedades del modificador interfacial da como resultado mezclas de polímero que se puede fundirse y dispersarse a través de aplicadores adhesivos termo- fusibles (por ejemplo) , incluyendo pistolas adhesivas industriales y domésticas. En esta descripción el término "fusión caliente" no incluye un formador de compuestos industrial o equipo
extrusor. El término "fusión caliente" pretende incluir suministradores o aplicadores industriales portátiles típicos que pueden obtener las mezclas en una forma suministrable a temperaturas de fusión. En un aspecto de la descripción, un material de origen para formar un objeto utilizando una aplicador de termo- fusión comprende una barra adaptada a ser cargada en un aplicador adhesivo de termo-fusión, la barra comprende: (a) una fase de polímero que comprende de 0.6 a 97% en peso y de 14 a 69% en volumen de la mezcla; y (b) de 3 a 99.4% en peso y de 31 a 86% en volumen de la mezcla de una fase en partículas mezclada con la fase de polímero y que tiene un tamaño de partícula de al menos 10 mieras, la fase de metal y polímero comprende más del 90%, 95% en volumen y más de 98% en volumen de la mezcla tomada como un todo. El polímero tiene un punto de fusión de aproximadamente 50 a 190 °C o 190 a 240 °C, y un punto de ablandamiento de aproximadamente 40 a 150 °C o 150 a 185°C. Los polímeros fundidos con una viscosidad a temperas de 1,000 o 5000 cP o 1,800 a 3,800 cP, y otros con un flujo de fusión (ASTM D1238, 190°C, 2.16 kg) en la escala de 5 a 500 han sido utilizados exitosamente. La mezcla tiene una viscosidad mejor de aproximadamente 100,000 cP, o de aproximadamente 25,000 a 500 cP a o por arriba de la temperatura de fusión; el punto de fusión de aproximadamente 50 a 190 °C o 190 a 240°C; un punto de ablandamiento de aproximadamente 40 a 150 °C o de 150 a
185 °C. La barra puede tener una dimensión transversal adecuada para la aplicación a través de pistolas adhesivas comercialmente disponibles. Por ejemplo, la barra puede tener un diámetro transversal igual a o mayor que cualquiera de los diámetros estandarizados comunes, en los Estados Unidos y en Europa o en cualquier otro lugar de aproximadamente 6-7, 7-8, 11-13, 15-16, 25-26, 45-46, 76 mm (¾, 5/16, 7/16, ¾, 5/8, 1, 1.75 pulgadas, 3 pulgadas) o mayor. En otro aspecto de la descripción, la mezcla en el material de origen antes descrito además comprende un modificador interfacial presente en 0.01 a 3.0% en peso de la mezcla y al menos parcialmente recubriendo las partículas. En una o más modalidades específicas, la mezcla es sustancialmente libre del desactivador metálico. Un segundo aspecto de la descripción, un material de origen para formar un objeto utilizando un aplicador termo-fusible comprende una barra adaptada a ser cargada en un aplicador adhesivo termo-fusible, la barra comprende: (a) una fase de polímero que comprende de 0.6 a 53% en peso y de 14 a 69% en volumen de la mezcla; y (b) de 47 a 99.4% en peso y de 31 a 86% en volumen de la mezcla de una fase de partículas mezclada con la fase de polímero y que tiene un tamaño de partícula de al menos 10 mieras, la fase de metal y de polímero comprende más del 90%, 95% en volumen o mayor de 98% en volumen de la mezcla tomada como un todo. El polímero
tiene un punto de fusión de aproximadamente 50 a 190 °C o 190 a 240 °C, y un punto de ablandamiento de aproximadamente 40 a 150°C o 150 a 185°C. Los polímeros fundidos con una viscosidad a temperas de 1,000 o 5000 cP o 1,800 a 3,800 cP, y otros con un flujo de fusión (ASTM D1238, 190 °C, 2.16 kg) en la escala de 5 a 500 han sido utilizados exitosamente. La mezcla tiene una viscosidad menor de aproximadamente 100,000 cP, o de aproximadamente 25,000 a 500 cP a o por arriba de la temperatura de fusión; un punto de fusión de aproximadamente 50 a 190°C o de 190 a 240°C; un punto de ablandamiento de aproximadamente 40 a 150 °C o de 150 a 185 °C. La barra puede tener una dimensión transversal adecuada para la aplicación a través de pistolas adhesivas comercialmente disponibles. Por ejemplo, la barra puede tener un diámetro transversal igual a o mayor que cualquiera de los diámetros estandarizados comunes, en los Estados Unidos y en Europa o en cualquier otro lugar de aproximadamente 6-7, 7-8, 11-13, 15-16, 25-26, 45-46, 76 mm (¼, 5/16, 7/16, ¾, 5/8, 1, 1.75 pulgadas, 3 pulgadas) o mayor. En otro aspecto de la descripción, la mezcla en el material de origen antes descrito además comprende un modificador interfacial presente en 0.01 a 3.0% en peso de la mezcla y al menos parcialmente recubriendo las partículas. En una modalidad más específica, la mezcla es sustancialmente libre del desactivador metálico. Otro aspecto de la descripción, un material de
origen para formar un objeto utilizando un aplicador termo-fusible comprende una barra adaptada a ser cargada en un aplicador adhesivo termo- fusible, la barra comprende: (a) una fase de polímero que comprende de 17 a 97% en peso y de 14 a 69% en volumen de la mezcla; y (b) de 3 a 83% en peso y de 31 a 86% en volumen de la mezcla de una fase de partículas mezclada con la fase de polímero y que tiene un tamaño de partícula de al menos 10 mieras, la partícula con una densidad interior (por ejemplo) que la esfera de vidrio hueca (densidad de 0.125 a 0.6 gm-cm"3) y la fase de polímero comprende más del 90%, 95% en volumen o mayor de 98% en volumen de la mezcla tomada como un todo. El polímero tiene un punto de fusión de aproximadamente 50 a 190 °C o 190 a 240 °C, y un punto de ablandamiento de aproximadamente 40 a 150°C o 150 a 185°C. Los polímeros fundidos con una viscosidad a temperas de 1,000 o 5000 cP o 1,800 a 3,800 cP, y otros con un flujo de fusión (ASTM D1238, 190°C, 2.16 kg) en la escala de 5 a 500 han sido utilizados exitosamente. La mezcla tiene una viscosidad menor de aproximadamente 100,000 cP, o de aproximadamente 25,000 a 500 cP a o por arriba de la temperatura de fusión; un punto de fusión de aproximadamente 50 a 190°C o de 190 a 240°C; un punto de ablandamiento de aproximadamente 40 a 150 °C o de 150 a 185 °C. La barra puede tener una dimensión transversal adecuada para la aplicación a través de pistolas adhesivas comercialmente disponibles. Por
ejemplo, la barra puede tener un diámetro transversal igual a o mayor que cualquiera de los diámetros estandarizados comunes, en los Estados Unidos y en Europa o en cualquier otro lugar de aproximadamente 6-7, 7-8, 11-13, 15-16, 25-26, 45-46, 76 mm (¼, 5/16, 7/16, ½, 5/8, 1, 1.75 pulgadas, 3 pulgadas) o mayor. En otro aspecto de la descripción, la mezcla del material de origen antes descrito además comprende un modificador interfacial presente en 0.01 a 3.0% en peso de la mezcla y al menos parcialmente recubriendo las partículas. En una modalidad más específica, la mezcla es sustancialmente libre del desactivador metálico. En aún aspecto de la descripción, un proceso para fabricar un artículo comprende: (a) utilizar una pistola adhesiva, fundir una porción de la barra que com rende: una mezcla (que tiene una densidad de 1.7 a 16 gm-cm"3 que comprende una fase polímero que comprende de aproximadamente 0.6 a 53% en peso y 14 a 69% en volumen de la mezcla; y una partícula densa que comprende de aproximadamente 47 a 99.4% en peso y 31 a 86% en volumen de la mezcla y se mezcla con la fase de polímero, las partículas tienen un tamaño de partícula de al menos 10 mieras; en donde la fase de partículas y de polímero comprenden más de aproximadamente 95% en volumen de la mezcla y la mezcla tiene una viscosidad menor de aproximadamente 100,00 cP a por debajo del punto de fusión del polímero. La mezcla tiene una temperatura de
ablandamiento por arriba de temperatura ambiente; la viscosidad de la mezcla está en la escala de aproximadamente 25,000 a 500 cP a la temperatura del procesamiento de moldeo apropiada; y/o (b) utilizar una pistola adhesiva, fundiendo una porción de la barra que comprende: una mezcla (que tiene una densidad de 0.2 a 1.7 gm-cm"3) que comprende una fase de polímero que comprende de aproximadamente 14 a 69% en peso y de 14 a 69% en volumen de la mezcla; y una partícula de vidrio hueca esférica que comprende de 3 a 83% en peso y de 31 a 86% en volumen de la mezcla de' la fase de partícula mezclada con la fase de polímero y que tiene un tamaño de partícula de por lo menos 10 mieras, en donde la fase de partícula y de polímero comprende más del 95% en volumen de la mezcla y la mezcla tiene una viscosidad inferior de aproximadamente 100,00 cP a o por debajo del punto de fusión del polímero. La mezcla tiene una temperatura de ablandamiento por arriba de temperatura ambiente; la viscosidad de la mezcla varía de aproximadamente 25,000 a 500 cP a la temperatura de procesamiento de moldeo adecuada; y (c) suministrar el material calibrado resultante o fundido a través de una boquilla. La mezcla puede utilizarse con pistolas adhesivas de consumidor o comerciales típicas u otras aplicaciones termo-fusibles o equipo de suministro, tal como, a temperaturas de aproximadamente 130-240°C, la mezcla puede introducirse en un molde o una cavidad de una pieza de
trabajo en un periodo de aproximadamente 2 a 60 segundos. El tiempo actual, la viscosidad y la temperatura de la aplicación dependen de las características viscoelásticas del material de polímero y el volumen de la cavidad. En otro aspecto de la descripción, en el proceso definido anteriormente además comprende suministrar la fusión de la boquilla en un molde, y enfriar la mezcla suministrada en el molde, por lo tanto dando forma a la mezcla. En otro aspecto de la descripción, un artículo de fabricación comprende una mezcla de polímero hecha a través del proceso descrito en la descripción. Breve Descripción de la Figura La Figura 1 es una ilustración esquemática del procedimiento para fabricación utilizando un aplicador adhesivo termo- fusible de acuerdo con un aspecto de la descripción y ciertas herramientas atizadas en el proceso. Descripción Detallada de la Invención La presente descripción se refiere a un procedimiento para fabricar mezclas con propiedades mejoradas o densidad mejorada. Estos materiales pueden suministrarse utilizando aplicadores adhesivos termo-fusibles, es decir las "pistolas adhesivas" bien conocidas. Ambas mezclas con propiedades mejoradas y densidad mejorada son adecuadas para tales procedimientos y los métodos para hacer tales mezclas. La propiedad o densidad mejorada denota un material que
obtiene un aspecto útil y se diferencia del polímero base a través de la introducción de partículas en exceso de 31% en volumen a 40% en volumen, del material mezclado final. Tal nivel de empaque de volumen está en exceso de los materiales exitosos en la técnica. El material de la invención, a través de una selección de partícula, polímero y condiciones de procesamiento, obtiene el grado de procesamiento termoplástico mejorada. Los materiales mezclados con propiedades mejoradas resultantes exceden las mezclas de la técnica anterior en términos de toxicidad reducida, viscosidad de fusión, propiedades viscoelásticas mejoradas (tales como el módulo elástico, el módulo de almacenamiento, la deformación elástica-plástica y otras) , propiedades eléctricas/magnéticas, y las propiedades de moldeo con máquina. Se ha encontrado que los materiales mezclados de la invención pueden tener un nivel de densidad diseñado y mejorado, propiedades mecánicas o propiedades eléctricas/magnéticas de la mezcla de la composición cuidadosa. Las propiedades viscoelásticas novedosas hacen a los materiales útiles en una variedad de usos no rellenos por mezclas y proporcionan un material más fácilmente hecho y formado en formas útiles. En la producción de propiedades mejoradas útiles, el empaque del tamaño de partícula seleccionado y la distribución y la selección de las partículas o las partículas metálicas mixtas, se obtendrán
con propiedades mejoradas. Es decir, la densidad puede utilizarse para pronosticar otro mejoramiento de propiedades útiles. La invención se refiere a un material mezclado de polímero mejorado formable que tiene propiedades mejoradas con respecto a los materiales de la técnica anterior. Las mezclas de metales individuales y metales mixtos pueden personalizarse para incrementar una variedad de propiedades que incluyen pero no se limita a, densidad, color, magnetismo, conductividad térmica, conductividad eléctrica y otras propiedades físicas. Adicionalmente, las mezclas de partículas no metálicas que incluyen, pero no se limitan a, minerales, esferas de vidrio y cerámicas se han producido para proporcionar otras propiedades mejoradas. El uso de composiciones además comprende un modificador interfacial que demuestra la utilización mejorada de propiedades del material y rendimiento mejorado tales como alargamiento y otras propiedades. Las mezclas preferidas pueden combinarse con uno o más polímero de una distribución de peso molecular dada y una o más partículas metálicas con una distribución dada para obtener mezclas únicas. Brevemente, las mezclas poliméricas de la invención pueden formarse en materiales de alta o baja densidad comprendiendo una partícula metálica de alta densidad o una esfera de vidrio de baja densidad, un polímero, y un material modificador interfacial. En una modalidad de la invención, se
puede hacer una mezcla termoplástica metálica. Esta tecnología puede producir un arreglo de densidades. La densidad puede variar de 0.2 a 16 gms-cm"3. En materiales de baja densidad puede variar de 0.2 o 0.3 hasta a 0.7 o 0.8 gms-cm"3, mientras los materiales de alta densidad pueden ser de aproximadamente 3 a 5 hasta más de 16 gms-cm"3. Los materiales de la densidad intermedia también pueden hacerse con densidades de aproximadamente 0.8 a aproximadamente 5 gms-cm"3. Las proporciones de partículas y polímero en la mezcla logran el volumen mínimo excluido relleno con polímero, las densidades de empaque de partículas más altas, y obtener la máxima utilización de los materiales. La forma de las partículas, tamaño y distribución del componente en partículas se controla para maximizar la densidad de la mezcla formada o suministrada y otras propiedades. Los materiales de la invención pueden contener de aproximadamente 0.005 a 1% de pigmentos, colorantes u otro material pigmentado u otros ingredientes para modificar la apariencia visual de los materiales. Las mezclas metálicas mixtas o de metales de aleación pueden utilizarse para diseñar densidades para usos específicos. Las propiedades antes mencionadas incluyen, pero no se limitan a densidad, propiedades térmicas tales como conductividad, propiedades magnéticas, propiedades eléctricas tales como conductividad, color, etc. Los
materiales de polímero metálicos de una densidad más alta preferidos también combinarse con uno o más polímeros y una o más partículas metálicas para obtener mezclas únicas. Se puede combinar un metal secundario o un metal de alta densidad. Una mezcla puede comprender una variedad de diferentes combinaciones de metales y polímeros. Las partículas metálicas pueden contener dos partículas metálicas de diferentes metales, cada metal teniendo una 'relativamente alta densidad. En otra modalidad, la partícula metálica puede comprender una partícula metálica de alta densidad y un metal secundario. Tales propiedades pueden incluir propiedades eléctricas, propiedades magnéticas, propiedades físicas, incluyendo conductividad de calor, blindando acústico, etc. Los materiales de la invención permiten diseñar por ingeniería la flexibilidad para adaptar el procedimiento de termo- fusión de la invención y la mezcla de la invención a usos finales y evitar el uso de materiales tóxicos o radioactivos a menos que se desee. El plomo o el uranio consumido ya no se necesitan en sus aplicaciones típicas ahora que las mezclas densas están disponibles. En otras aplicaciones cuando es necesario algún nivel adaptado de toxicidad o radiación, las mezclas de la invención pueden utilizarse exitosamente. Las partículas en la mezcla de la invención tienen un intervalo de tamaño de partícula de tal forma que las
partículas están en el intervalo de aproximadamente 5 mieras a 1000 mieras. Aproximadamente al menos el 5% en peso de las partículas está en el intervalo de aproximadamente 10 a 500 mieras y de aproximadamente al menos 5% en peso de las partículas en el intervalo de aproximadamente 10 a 250 mieras. La mezcla que tiene una resistencia a la unión de la dispersión de van der Waals' entre las moléculas en partículas adyacentes menores de aproximadamente 4 kJ-mol"1 y dimensiones de unión de aproximadamente 1.4 a 1.9 Á o menos de aproximadamente 2 kJ-mol"1 y las dimensiones de unión de van der Waals' es de aproximadamente 1.5 a 1.8 Á. Se puede utilizar una variedad de partículas metálicas solas o en combinación. Los metales preferidos son bajos en toxicidad, costo y son adecuados bajo condiciones de procesamiento. Los metales ilustrativos incluyen Tungsteno (W) , Iridio (Ir) , Platino (Pt) , Renio (Re) , hierro (Fe) , Cobre (Cu) , Níquel (Ni) , Cobalto (Co) , Bismuto (Bi) , Estaño (Sn) , Cadmio (Cd) y Zinc (Zn) . Las partículas de las aleaciones también se pueden utilizar tales como acero, acero inoxidable, etc. En una mezcla, la partícula no metálica, inorgánica o mineral usualmente es mucho más fuerte y rígida que la matriz, y da a la mezcla sus propiedades designadas. La matriz controla la partícula no metálica, inorgánica o mineral en un patrón ordenadamente de alta densidad. Debido a
que las partículas no metálicas, inorgánicas o minerales son usualmente discontinuas, la matriz también ayuda a transferir la carga entre las partículas no metálicas, inorgánicas o minerales. El procesamiento puede ayudar en el mezclado y el relleno de las partículas no metálicas, inorgánicas o minerales. Para ayudar en la mezcla, un reactivo químico de superficie puede ayudar a superar las fuerzas que evitan que la matriz se forme en una fase sustancialmente continua de la mezcla. Las propiedades de la mezcla adaptables surgen de la asociación íntima obtenida a través del uso de un cuidadoso procesamiento y fabricación. Se cree que un reactivo químico de superficie es un material orgánico que proporciona un recubrimiento exterior en la partícula promoviendo la cercana asociación del polímero y la partícula. Las cantidades mínimas del tratamiento químico de superficie interfacial pueden utilizarse incluyendo aproximadamente 0.005 a 3% en peso o de aproximadamente 0.02 a 2% en peso. Un material inorgánico importante que puede utilizase como una partícula en la invención incluyen materiales de cerámica. Las cerámicas típicamente se clasifican en tres diferentes categorías de material, incluyendo cerámicas de óxido de aluminio y de óxido de zirconio, carburos metálicos, boruros metálicos, nitruros metálicos, siliciuros metálicos, y material cerámico formado de arcilla o de fuentes de tipo arcilla. Los ejemplos de
materiales de cerámica técnicos útiles se seleccionan de titanato de bario, nitrito de boro, zirconato de plomo o tantalito de plomo, oxinitritos de silicato-aluminio, carburo de silicano, nitrito de silicano, silicato de magnesio, carburo de titanio, óxido de zinc, dióxido de zinc (zirconia) particularmente cerámicas útiles para utilizarse en la invención que comprenden cerámicas cristalinas y más preferido en composiciones de la invención son las cerámicas de sílice-aluminio que pueden hacerse en una partículas útiles. Tales cerámicas son sustancialmente insolubles en agua y tienen un tamaño de partícula entre el intervalo de aproximadamente 10 a 500 mieras, tienen una densidad en el intervalo de aproximadamente 1.5 a 3 gms-cm"3 y están comúnmente comercialmente disponibles. Un producto de cerámica útil son los materiales de microesfera cerámica de 3M tales como g-200, g-400, g-600, g-800 y g-850. Los ejemplos de minerales que son útiles para la invención incluyen carburos, nitruros, Siliciuros y Fosfitos; Sulfuros, Seleniuros, ~ Telururos, Arseniuros y Bismotiuros ; Oxisulfuros Sulfosales, tales como Sulfarsenitas , Sulfobismutitos , Sulfostanatos ,
Sulfogermanatos, Sulfarsenatos , Sulfantimonatos,
Sulfovanadatos y Sulfohaluros ; óxidos e hidróxidos; haluros, tales como fluoruros, cloruros, bromuros y yoduros ; Fluoboratos y Fluosilicatos ; Boratos; carbonatos; nitratos;
Silicatos; Silicatos de Aluminio, Silicatos que contienen aluminio y otros metales; Silicatos que contienen otros aniones; Niobatos y Tantalates; Fosfatos; arsenatos tales como arsenatos con fosfato (sin otros aniones) ; Vanadatos (vanadatos con arsenato o fosfato) ; Fosfatos, arsenatos o Vanadatos; Arsenitas; antimonatos y Antimonitos ; Sulfatos; Sulfatos con haluros ; sulfitos, cromatos, molibdatos y tungstatos; selenitos, selenatos, Teluritos y teluratos; Yodatos ; tiocianatos, oxalatos, citratos, Melitatos y Acetatos que incluyen arseniuros, antimoniuros y bismutidios de, por ejemplo, metales tales como Li, Na, Ca, Ba, Mg, Mn, Al, Ni, Zn, Ti, Fe, Cu, Ag y Au. Las esferas de vidrio (incluyendo tanto huecas como sólidas) son una partícula no metálica o inorgánica útil. Estas esferas son lo suficientemente fuertes para evitar ser trituradas o rotas durante procesamientos adicionales del compuesto polimérico, tales como aspersión de alta presión, amasamiento, extrusión o moldeo por inyección. En muchos casos estas esferas tienen densidades cercanas a, pero más o menos, que el compuesto polimérico en el cual se introducen con el fin de distribuirlas uniformemente dentro del compuesto después de la introducción y el mezclado. Además, se desea que estas esferas sean resistentes para la lixiviación u otra interacción química con su compuesto polimérico asociado. El método para expandir partículas de
vidrio sólidas en esferas de vidrio huecas mediante calentamiento es bien conocido. Ver, por ejemplo, la Patente de E. U. A. No. 3,365,315. El vidrio se muele para formar partículas y después se calienta para causar que las partículas se hagan plásticas y para material gaseoso dentro del vidrio que actúe como un agente de soplado para causar que las partículas se expandan. Durante el calentamiento y la expansión, las partículas se mantienen en un estado suspendido ya sea a través de corrientes de gas directas bajo ellas o permitiéndoles caer libremente a través de una zona de calentamiento. El azufre, o los compuestos de oxígeno y azufre, sirven como el agente de soplado principal. Un número de factores afectan la densidad, tamaño, resistencia, durabilidad química y rendimiento (el porcentaje en peso o volumen de las partículas calentadas que se hacen huecas) de las esferas de vidrio huecas. Estos factores incluyen la composición química del vidrio; el tamaño de las partículas alimentadas en el horno; la temperatura y la duración del calentamiento de las partículas; y la atmósfera química (por ejemplo, oxidación o reducción) a la cual las partículas se exponen durante el calentamiento. Ha habido problemas en el intento de mejorar la calidad y el rendimiento de las esferas de vidrio huecas. Una razón es que se cree que el porcentaje de sílice en vidrio utilizado para formar esferas de vidrio huecas deberán entre
65 y 85% en peso y que un porcentaje en peso de (Si02) por debajo de 60 a 65% drásticamente reduciría el rendimiento de las esferas huecas. Las esferas de vidrio huecas utilizadas comercialmente pueden incluir tanto esferas de vidrio sólidas como huecas. Todas las partículas calentadas en el horno no se expanden, y la mayor parte de los productos de esferas de vidrio huecos se venden sin separar la forma hueca de las esferas sólidas. Las esferas de vidrio preferidas son esferas huecas con paredes relativamente delgadas. Tales esferas típicamente comprenden un vidrio de silicato línea-oral de sílice y en forma de volumen parecen ser partículas en polvo blanco. La densidad de los materiales esféricos huecos tiende a estar en un intervalo de aproximadamente 0.12 a 0.6 gm-cm"3 esto sustancialmente insoluble en agua y tiene un diámetro de partícula promedio en el intervalo de aproximadamente 40 a 60 mieras . Las mezclas de polímero con propiedades mejoradas o densidad mejorada pueden hacerse formando una fusión, preferiblemente formando una mezcla formable calentada o fundida. Los materiales formados pueden incluir materiales de alta viscosidad que pueden fluir a temperaturas elevadas pero no están en una forma fundida. Tales materiales incluyen mezclas en una forma fundida. En la mezcla, la partícula se obtiene en el empaque más alto posible a través de la
selección cuidadosa del tamaño de partícula y distribución de tamaño. El volumen excluido en la partícula está sustancialmente completamente ocupado por el polímero sin reducir la densidad de la mezcla. Utilizando un material finamente dividido cuidadosamente seleccionado, el empaque de las partículas y la combinación de las partículas con polímero suficiente de tal forma que solamente el volumen excluido (el espacio restante después de empacar la distribución de partícula) de la partícula se rellena para optimizar la alta o baja densidad del material mezclado. Las partículas tienen un tamaño de partícula seleccionado y una distribución de tamaño que se combina con un polímero seleccionado para la compatibilidad y una densidad y grado de procesamiento aumentado. Con el fin de maximizar la utilidad de la mezcla, la mayor parte del volumen del material viene de la partícula y el polímero de tal forma que el volumen total del material combinado y el polímero es mayor de 95% en volumen y 98% en volumen de la mezcla. Ya que las partículas y el componente del polímero aumentan en densidad, el material mezclado aumenta en densidad. La densidad mezclada final en su gran parte está controlada por la eficiencia en el empaque de las partículas en la mezcla y la eficiencia asociada en el relleno de los huecos no ocupados en las partículas empacadas densamente con material polimérico de alta densidad. El modificador interfacial puede ayudar en la
cercana asociación de las partículas metálicas y el polímero para maximizar la densidad. Una mezcla exacta se obtiene a través del procesamiento cuidadoso del polímero combinado y las partículas de polímero hasta que la densidad alcanza un nivel que muestra que el uso de un modificador interfacial para promover la formación de la mezcla da como resultado el desarrollo de una propiedad mejorada y alta densidad. En esta descripción, se basa en la densidad como una propiedad importante que puede adaptarse en la mezcla pero pueden diseñarse otras propiedades útiles en la mezcla. La mayor parte de las mezclas tienen dos materiales constituyentes: un aglutinante o matriz en una fase continua, y un refuerzo en una fase discontinua tal como una partícula de fibra. El refuerzo usualmente es mucho más fuerte y rígido que la matriz, y da a la mezcla sus buenas propiedades. La matriz controla los refuerzos en un patrón de alta densidad ordenadamente. Debido a que los refuerzos son discontinuos, la matriz también puede ayudar a transferir la carga entre los refuerzos. El procedimiento puede ayudar en el mezclado y el relleno del material de refuerzo. Para ayudar en el mezclado, un modificador interfacial puede ayudar a superar las fuerzas que evitan que la matriz se forme en una fase sustancialmente continua de la mezcla. Las propiedades de la mezcla surgen de la íntima asociación obtenida a través del uso del procesamiento y fabricación cuidadoso. Se cree que un
modificador interfacial es un material inorgánico que proporciona ún recubrimiento exterior en la partícula promoviendo la cercana asociación del polímero y la partícula. El modificador se utiliza en una cantidad aproximadamente 0.005 a 3% en peso. Para los propósitos de esta descripción, el término particulado típicamente se refiere a un material hecho en un producto que tiene un tamaño de partícula mayor de 10 mieras Un tamaño de partícula mayor de aproximadamente 10 mieras significa que una pequeña porción del particulado es menor de 10 mieras, de hecho menor de 10% en peso de la partícula y por lo general menor del 5% en peso del particulado es menor de 10 mieras. Un particulado se selecciona porque contiene por lo menos algún particulado en intervalo de tamaño de 10 a 4000 mieras. En un estado empacado, estos particulados tienen un volumen excluido de aproximadamente 13 a 60%. En esta invención, las fuentes de particulados también pueden comprender mezclas de dos, tres o más particulados, en una mezcla de metales de diferente naturaleza química y física. Típicamente, los materiales mezclados de la invención se fabrican utilizando procesamiento por fusión (moldeo por compresión e inyección también utilizarse) y también se utilizan en formación de productos utilizando procesamiento por fusión. Típicamente, en la fabricación de materiales de alta densidad de la invención, un material
metálico finamente dividido de tamaño de partícula correctamente seleccionado y distribución de tamaño se combina bajo condiciones de calor y temperatura con un material polimérico termoplástico típico, y se procesan hasta que el material obtiene su densidad máxima. Alternativamente, en la fabricación del material, el material o el polímero termoplástico puede mezclarse con agentes interfacialmente modificantes (modificador interfacial) y los materiales modificados después pueden procesarse fundidos en el material. El modificador interfacial puede hacer la superficie de las partículas más compatibles con el polímero. Una vez que el material obtiene una densidad suficiente y otras propiedades, el material puede formarse directamente en un producto final o en un gránulo, chip, oblea u otro material bruto de producción fácilmente procesado. El producto final o el chip intermediario o el gránulo pueden hacerse a través de técnicas de procesamiento termo- fusibles . En la fabricación de productos útiles con las mezclad de la invención, la mezcla fabricada puede obtenerse en cantidades apropiadas, someterse a calor y presión, típicamente en el equipo principal y después ya sea moldearse por inyección, moldearse por compresión o formarse en una forma útil apropiada que tiene la cantidad correcta de material en la configuración física apropiada. En el diseño del producto apropiado, durante la fabricación de la mezcla o durante la
fabricación del producto, se puede agregar un pigmento u otro material colorante al equipo de procesamiento. Una ventaja de este material es que un colorante inorgánico o pigmento puede co-procesarse dando como resultado un material que no necesita pintura o recubrimiento exterior para obtener una apariencia atractiva decorativa. Los pigmentos pueden incluirse en la mezcla del polímero, pueden distribuirse uniformemente en el material y dar como resultado una superficie que no se descascara, marca o pierde su apariencia decorativa. Un material de pigmento útil comprende dióxido de titanio (Ti02) . Este material es extremadamente no tóxico, una partícula metálica finamente dividida, blanco brillante que puede fácilmente combinarse con cualquier partícula metálica y/o mezclas de polímeros para mejorar la densidad del material mezclado y proporcionar un matiz blanco al material mezclado final. Se ha encontrado que una mezcla bimetálica o una mezcla de tres o más partículas metálicas puede obtener propiedades de mezcla importantes de los metales mezclados en una estructura o mezcla polimérica. Por ejemplo, una mezcla de tungsteno u otro metal de alta densidad puede mezclarse con un segundo metal que proporciona un material de tungsteno no tóxico relativamente estable, las propiedades adicionales incluyen un bajo grado de radiación en la forma de partículas alfa, beta o gama, un bajo grado de citotoxicidad deseada, un
cambio en la apariencia u otras propiedades benéficas. Una ventaja de una mezcla bimetálica se obtiene a través de la selección cuidadosa de las proporciones que dan como resultado una densidad adaptada para un uso final particular. La mezcla puede formarse en formas útiles que incluyen un material que tiene una densidad de mezcla de aproximadamente 0.2 a 17 gm-cm"3, preferiblemente de 3 a 10 gm-cnT3 a temperaturas mayores de aproximadamente 100 °C o aproximadamente de 130 °C a 240 °C. Se pueden mezclar otras partículas no metálicas con ya sea partículas metálicas o partículas no metálicas que incluyen minerales (los beneficios incluyen mejoras en la densidad a bajo costo y características abrasivas) , esferas de vidrio huecas (baja densidad) y partículas de cerámica (propiedades eléctricas aislantes y/o propiedades térmicas aislantes) . La combinación típica de una fase de polímero termoplástica o termo-endurecida con un polvo de refuerzo o fibra produce un intervalo de materiales rellenos y, bajo condiciones correctas, puede formar una mezcla de polímero exacta. Un polímero relleno, con aditivo como relleno, no puede desplegar propiedades de mezcla. Un material de relleno típicamente está comprendido de materiales inorgánicos que pueden actuar ya sea como pigmentos o extendedores para los sistemas de polímero. Una vasta variedad de mezclas reforzadas con fibra se han hecho típicamente para obtener
propiedades de refuerzo de fibra para mejorar las propiedades mecánicas del polímero en una mezcla única. Una gran variedad de materiales poliméricos pueden utilizarse en los materiales mezclados de la invención. Para el propósito de esta solicitud, un polímero es un término general que cubre ya sea un termo-endurecimiento o termoplástico . Se ha encontrado que los materiales poliméricos útiles en la invención incluyen tanto materiales poliméricos de condensación y además o materiales poliméricos de vinilo. Se incluyen tanto polímeros de vinilo como de condensación, y sus aleaciones poliméricas. Los polímeros de vinilo típicamente se fabrican a través de la polimerización de monómeros que tienen un grupo olefínico etilénicamente insaturado. Los polímeros de condensación típicamente se preparan a través de una reacción de polimerización por condensación que típicamente considera como una reacción química por pasos en donde se combinan dos o más moléculas, por lo general pero no necesariamente acompañada por la separación de agua u otra sustancia típicamente volátil, simple. Tales polímeros pueden formarse en un procedimiento denominado policondensación . El polímero tiene una densidad de por lo menos 0.85 gm-cm"3, sin embargo, los polímeros que tienen una densidad mayor de 0.96 son útiles para mejorar la densidad del producto global. Una densidad por lo general es de hasta 1.2 gm-cm"3, hasta 1.7 gm-cm"3, o hasta 2 gm-cm"3 o
puede ser de aproximadamente 1.5 a 1.95 gm-cm"3 dependiendo de la partícula metálica y su uso final. Los polímeros de vinilo incluyen polietileno, polipropileno, polibutileno, acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS) , copolímeros de polibutileno, resinas de poliacetilo, resinas poliacrílicas , homopolímeros o copolímeros que comprenden cloruro de vinilo, cloruro de vinilideno, copolímeros de fluorocarbono, etc. Los polímeros de condensación incluyen nylon, resinas fenoxi, poliariléter tales como los materiales de polifeniléter, polifenilsulfuro; materiales de policarbonato, resinas de poliéter clorinadas, resinas polietersulfona, resinas de óxido de polifenileno, resinas de polisulfona, resinas de poliimida, elastómeros de uretano termoplástico y muchos otros materiales de resina. Los polímeros de condensación pueden utilizarse en los materiales mezclados de la invención e incluyen poliamidas, polímeros de poliamida-imida, poliarilsulfonas , policarbonato, tereftalato de polibutileno, naftalato de polibutileno, polieterimidas , polietersulfonas , tereftalato de polietileno, Poliimidas termoplásticas , mezclas de éter de polifenileno, sulfuro de polifenileno, polisulfonas , poliuretanos termoplásticos y otros. Los polímeros modificados de condensación preferidos incluyen materiales de policarbonato, material de óxido de polifenileno y materiales de poliéster que incluyen tereftalato de polietileno,
tereftalato de polibutileno, naftalato de polietileno y materiales de naftalato de polibutileno. Los polímeros modificados de policarbonato son de alto rendimiento, termoplásticos modificados amorfos que tienen una alta resistencia al impacto, claridad resistente al calor y estabilidad dimensional. Los policarbonatos generalmente se clasifican como un poliéster o ácidos carbónicos con compuesto de hidroxi orgánicos. Los policarbonatos más comunes se basan en fenol A como un compuesto hidroxi copolimerizado con ácido carbónico. Los materiales por lo general se hacen a través de la reacción de un bisfenol A con fosgeno (0=CC12) . Los policarbonatos pueden hacerse con monómeros de ftalato introducido para mejorar las propiedades tales como resistencia al calor, materiales trifuncionales adicionales también pueden utilizarse para aumentar la resistencia a la fusión o materiales moldeados por soplado por extrusión. Los policarbonatos pueden utilizarse como un material mezclado versátil como un componente con otros polímeros comerciales en la fabricación de aleaciones. Los policarbonatos pueden combinarse con polietilentereftalato de acrilonitrilo-butadieno-estireno, anhídrido maleico de estireno y otros. Las aleaciones preferidas comprenden un copolímero de estireno y un policarbonato. Los materiales de policarbonato preferidos deberán tener un índice de fusión entre 0.5 y 7,
preferiblemente entre 1 y 5 gms/10 min. Una variedad de materiales de polímero de condensación de poliéster incluyen tereftalato de polietileno, tereftalato de polibutileno, naftalato de polietileno, naftalato de polibutileno, etc., que pueden ser útiles en las mezclas de la invención. El tereftalato de polietileno y el tereftalato de polibutileno son materiales de polímero de condensación de alto rendimiento. Tales polímeros por lo general se hacen a través de una copolimerización entre un diol (etilenglicol , 1 , 4 -butandiol ) con tereftalato de dimetileno. En la polimerización del material, la mezcla de la polimerización se calienta a alta temperatura dando como resultado la reacción de transesterificación que libera metanol y que da como resultado la formación de plástico modificado. Similarmente , los materiales de naftalato de polietileno y de naftalato de polibutileno pueden hacerse a través de la copolimerización como anteriormente utilizando una fuente ácida, un ácido dicarboxílico naftaleno. Los termoplásticos de naftalato tienen una Tg mayor y una mayor estabilidad a alta temperatura comparados con los materiales de tereftalato. Sin embargo, todos estos materiales de poliéster son útiles en los materiales mezclados de la invención. Tales materiales tienen un peso molecular preferido caracterizado por las propiedades del flujo de fusión. Los materiales de poliéster
útiles tienen una viscosidad a 265°C de aproximadamente 500-2000 cP, preferiblemente de alrededor de 800-1300 cP. Los materiales de óxido de polifenileno son termoplásticos modificados que son útiles a intervalos de temperatura tan altos como 330 °C. El óxido de polifenileno tiene excelentes propiedades mecánicas, estabilidad dimensional, y características dieléctricas. Comúnmente, los óxidos de fenileno se fabrican y venden como aleaciones de polímero o mezclas cuando se combinan con otros polímeros o fibras. El óxido de polifenileno típicamente comprende un homopolímero de 2 , 6 -dimetil- 1- fenol . El polímero comúnmente conocido como poli (oxi (2 , 6-dimetil-l, 4-fenileno) ) . El polifenileno por lo general se utiliza como una aleación o mezcla con una poliamida, típicamente nylon 6-6, aleaciones con poliestireno o estireno de alto impacto y otros. Un índice de fusión preferido (ASTM 1238) para el material de óxido de polifenileno útil en la invención típicamente está en el intervalo de aproximadamente 1 a 20, preferiblemente alrededor de 5 a 10 gm/10 min. La viscosidad de fusión es de aproximadamente 1000 cP a 265 °C. Otra clase de termoplástico incluye copolímero estirénicos. El término copolímero estirénico indica que el estireno se copolimeriza con un segundo monómero de vinilo dando como resultado un polímero de vinilo, tales materiales contienen por lo menos 5% en moles de estireno y el balance
es 1 o más de otros monómeros de vinilo. Una clase importante de estos materiales son polímeros de estireno-acrilonitrilo (SAN) . Los polímeros SAN son copolímeros lineales amorfos aleatorios producidos a través de la copolimerización de estireno acrilonitrilo y opcionalmente otros monómeros. Las técnicas de emulsión, suspensión, y polimerización de masa contigua han sido utilizadas. Los copolímeros SAN poseen transparencia, excelentes propiedades térmicas, buena resistencia química y dureza. Estos polímeros también se caracterizan por su rigidez, estabilidad dimensional y capacidad de llevar carga. Los SAN modificados de olefina (materiales de polímero OSA) y acrilonitrilos de estireno acrílicos (materiales de polímero ASA) son conocidos. Estos materiales en alguna forma son más suaves que los SAN no modificados y son dúctiles, opacos, terpolímeros de dos fases que tienen resistencia a la intemperie sorprendentemente mej orada . Los polímeros ASA son terpolímeros amorfos aleatorios producidos ya sea a través de copolimerización de masa o a través de copolimerización de trasplante. En la copolimerización de masa, se combina un monómero acrílico de estireno y acrilonitrilo para formar un terpolímero etérico. En una técnica de preparación alternativa, los oligómeros y monómeros de estireno-acrilonitrilo pueden trasplantarse a una estructura de elastómero acrílico. Tales materiales se
caracterizan como resistentes a la intemperie y productos resistentes a UV que proporcionan un excelente acomodo de la retención de la propiedad de estabilidad de color y la estabilidad de la propiedad con exposición exterior. Estos materiales también pueden mezclarse o aliarse con una variedad de otros polímeros que incluyen cloruro de polivinilo, policarbonato, polimetilmetacrilato y otros. Una clase importante de copolímeros de estireno incluye los monómeros de acrilonitrilo-butadieno-estireno . Estos polímeros son una familia muy versátil de termoplásticos modificados producidos a través de la copolimerización de tres monómeros. Cada monómero proporciona una propiedad importante al material del termopolímero final. El material final tiene una excelente resistencia al calor, resistencia química y dureza de superficie combinado con grado de procesamiento, rigidez y resistencia. Los polímeros también son duros y resistentes al impacto. La familia de copolímeros de estireno de polímeros tiene un índice de fusión en el intervalo de aproximadamente 0.5 a 25, preferiblemente de 0.5 a 20. Las clases importantes de polímeros modificados que pueden utilizarse en las muestras de la invención incluyen polímeros acrílicos. Los acrílicos comprenden un amplio arreglo de polímeros y copolímeros en donde los constituyentes monoméricos principales son mezclas de
acrilato o metacrilato. Estos polímeros por lo general se proporcionan en la forma de hojas transparentes duras, o gránulos . Los monómeros acrílicos polimerizados a través de procesos radicales libres se inician a través de peróxidos típicos, compuestos azo o energía radiante. Las formulaciones poliméricas comerciales por lo general son provistas en donde una variedad de aditivos son modificadores utilizados mediante la polimerización que proporcionan un grupo específico de propiedades para ciertas aplicaciones. Los gránulos hechos a través de aplicaciones de grado de polímero típicamente se hacen ya sea en volumen (polimerización de solución continua) , seguido por extrusión y formación de gránulos o continuamente a través de la polimerización en un extrusor en donde el monómero no convertido se remueve bajo presión reducida y se recupera para el reciclaje. Los plásticos acrílicos comúnmente se hacen utilizando metilacrilato, metilmetacrilato, alquilacrilato superiores y otros monómeros de vinilo copolimerizables . Los materiales de polímero acrílico preferidos útiles en las mezclas de la invención tienen un índice de fusión de aproximadamente 0.5 a 50, preferiblemente de 1 a 30 gm/10 min. Los polímeros del polímero de vinilo incluyen un acrilonitrilo; polímero de alfa-olefinas tales como etileno, propileno, etc.; monómeros clorinados tales como cloruro de vinilo, dicloruro de vinilideno, monómeros de acrilato tales
como ácido acrílico, metacrilato, metilmetacrilato, acrilamida, hidroxietilacrilato y otros; monómeros estirénicos tales como estireno, alfa-metilestireno, viniltolueno, etc.; acetato de vinilo; y otras composiciones de monómero etilénicamente insaturadas comercialmente disponibles . Las mezclas de polímero o las aleaciones de polímero pueden ser útiles en la fabricación de las mezclas de la invención. Tales aleaciones típicamente comprenden dos polímeros miscibles mezclados para formar una composición uniforme. El avance científico comercial en el área de las mezclas de polímeros ha conducido a la realización de que las mejoras en las propiedades físicas importantes pueden hacerse no solamente a través del desarrollo de nuevo material polimérico sino formando mezclas de polímeros miscibles o aleaciones. Una aleación de polímero en equilibrio comprende una mezcla de dos polímeros amorfos que existen como una sola fase de segmentos íntimamente mezclados de dos o más componentes macromoleculares . Los polímeros amorfos miscibles de vidrio después de un enfriamiento suficiente y una mezcla de polímero homogénea o miscible exhiben una sola temperatura de transición de vidrio dependiente de la composición (Tg) . Las mezclas no miscibles o no aliadas de polímeros típicamente despliegan dos o más temperaturas de transición de vidrio asociadas con las fases de polímero no miscible. En
los casos más simples, las propiedades de las aleaciones de polímero reflejan una composición con un promedio ponderado de propiedades que poseen los componentes. En general, sin embargo, la dependencia de la propiedad en la composición varía en la forma compleja con una propiedad particular, en la naturaleza de los componentes (vidrioso, gomoso o semi-cristalino) , el estado termodinámico de la mezcla, y su estado mecánico ya sea que se orienta en las moléculas o las fases . El requerimiento principal para el material polimérico modificado sustancialmente termoplástico es que retiene suficientes propiedades termoplásticas tales como viscosidad y estabilidad, para permitir mezclar la mezcla con una partícula metálica, moldearse en un procedimiento termoplástico que forma el producto útil. El polímero modificado y las aleaciones de polímero están disponibles de un número de fabricantes que incluyen Dyneon LLC, B. F. Goodrich, G. E., Dow, y duPont . Los polímeros de poliéster se fabrican a través de la reacción de un ácido dibásico con un glicol. Los ácidos dibásicos utilizados en la producción del poliéster incluyen anhídrido itálico, ácido isoftálico, ácido maleico y ácido adípico. El ácido itálico proporciona rigidez, dureza y resistencia a la temperatura; el ácido maleico proporciona saturación de vinilo para acomodar la cura del radical libre;
y el ácido adípico proporciona flexibilidad y ductilidad al polímero curado. Los glicoles comúnmente utilizados son propilenglicol que reduce las tendencias cristalinas y mejora la solubilidad en estireno. El etilenglicol y el dietilenglicol reducen las tendencias a la cristalización. Los diácidos y los glicoles son condensados que eliminan el agua y después se disuelven en un monómero de vinilo a una viscosidad adecuada. Los monómeros de vinilo incluyen estireno, viniltolueno, parametilestireno, metilmetacrilato, y dialiftalato . La adición de un iniciador de polimerización, tal como una hidroquinona, butilcatecol terciario o fenotizina extienden la vida en almacenamiento del polímero de poliéster sin curar. Los polímeros con base en anhídrido itálico se denominan poliésteres ortoftálicos y polímeros con base en ácido isoftálico se denominan poliésteres isoftálicos. La viscosidad del polímero de poliéster insaturado puede adaptarse a una aplicación. La baja viscosidad es importante en la fabricación de mezclas reforzadas con fibra para asegurar una buena humectación y la subsiguiente alta adhesión de la capa de refuerzo al sustrato subyacente. La pobre humectación puede dar como resultado grandes pérdidas de las propiedades mecánicas. Típicamente, los poliésteres se fabrican con una concentración de estireno u otra concentración de monómero que produce el polímero que tiene una viscosidad sin curar de 200-1,000 cP (mPa.s). Los
polímeros especiales pueden tener una viscosidad en el intervalo de aproximadamente 20 cP a 2,000 cP. Los polímeros de poliéster insaturados típicamente se curan a través de iniciadores de radical libre comúnmente producidos utilizando materiales de peróxido. Están disponibles grandes variedades de iniciadores de peróxido y se usan comúnmente. Los iniciadores de peróxido térmicamente descomponen la formación de las especies que inician el radical libre. Los polímeros fenólicos también pueden utilizarse en la fabricación de miembros estructurales de la invención. Los polímeros fenólicos típicamente un polímero de fenol-formaldehído . Tales polímeros son inherentemente resistentes al fuego, resistente al calor y son de bajo costo. Los polímeros fenólicos típicamente se formulan mezclando fenol y menos de una cantidad estequiométrica de formaldehído . Estos materiales se condensan con un catalizador ácido dando como resultado un polímero intermedio termoplástico denominado NOVOLAK. Estos polímeros son especies oligoméricas terminadas por los grupos fenólicos. En la presencia de un agente de curación y calentamiento opcional, las especies oligoméricas se curan para formar un polímero de alto termo-endurecido de muy alto peso molecular. Los agentes de curación para novalaks son típicamente compuestos de aldehido o donadores de metileno (-CH2-). Los agentes de curación aldehídicos incluyen paraformaldehído, hexametilentetraamina,
formaldehído, propionaldehído, glioxal y hexametilmetoxi melamina . Los fluoropolímeros útiles en esta invención son polímeros perfluorinados y parcialmente fluorinados hechos con monómeros que contienen uno o más átomos de flúor, o copolímeros de dos o más de tales monómeros. Los ejemplos comunes de monómeros fluorinados útiles en estos polímeros o copolímeros incluyen tetrafluoroetileno (TFE) , hexafluoropropileno (HFP) , el fluoruro de vinilideno (VDF) , ésteres perfluoroalquilvinilo tales como éster de perfluoro- (n-propil-vinilo) (PPVE) o perfluorometilviniléter (PMVE) . Otros monómeros olefínicos copolimerizables , incluyendo monómeros no fluorinados, también pueden estar presentes. Los materiales particularmente útiles para los fluoropolímeros son los terpolímeros TFE-HFP-VDF (temperatura de fusión de aproximadamente 100 a 260 °C; índice de flujo de fusión a 265 °C bajo una carga de 5 kg es de aproximadamente 1-30 g-10 min"1.), terpolímeros de hexafluoropropileno-tetrafluoretileno-etileno (HTE) (temperatura de fusión de aproximadamente 150 a 280°C; índice de flujo de fusión a 297 °C, bajo una carga de 5 kg a aproximadamente 1-30 g-10 min"1.), copolímeros de etileno-tetrafluoroetileno (ETFE) (temperatura de fusión de aproximadamente 250 a 275°C; índice de flujo de fusión a 297°C bajo una carga 5 kg a aproximadamente 1-30 g-10 min"1) , copolímeros
hexafluoropropileno-tetrafluoroetileno (FEP) (temperatura de fusión de 250 a 275°C) ; índice de flujo, de fusión a 372°C bajo una carga de 5 kg a aproximadamente 1-30 g-10 min"1.), y copolímeros de tetrafluoroetileno-perfluoro (alcoxi alcano) (PFA) (temperatura de fusión entre 300 y 320°C; índice de flujo de fusión 372°C bajo una carga de 5 kg de aproximadamente 1-30 g-10 min"1.) . Cada uno de estos fluoropolímeros está comercialmente disponible en Dyneon LLC, Oakdale, Minn. Los terpolímeros TFE-HFP-VDF se venden bajo la designación "THV" . También son útiles los polímeros de fluoruro de vinilideno principalmente hechos de monomeros de fluoruro de vinilideno, que incluyen tanto homopolímeros como copolímeros. Tales copolímeros incluyen los contienen por lo menos 50 por ciento en moles de fluoruro de vinilideno copolimerizado con por lo menos un comonómero seleccionado del grupo que consiste de tetrafluoroetileno, trifluoroetileno, clorotrifluoroetileno, hexafluoropropano, fluoruro de vinilo, pentafluoropropeno, y otros monomeros que fácilmente se copolimerizan con fluoruro de vinilideno. Estos materiales además se describen en la Patente de E . U. A. No. 4,569,978 (Barber) incorporada aquí por referencia. Los copolímeros preferidos son aquellos compuestos de por lo menos 70 y hasta 99 por ciento en moles de fluoruro de vinilideno, y que corresponde a aproximadamente 1 a 30 por
ciento de tetrafluoroetileno tal como se describe en la Patente Británica No. 827.308; y de aproximadamente 70 a 99 por ciento de fluoruro de vinilideno y de 1 a 30% de hexafluoropropeno (ver, por ejemplo, la Patente de E. U. A. No. 3,178,399), y de aproximadamente 70 a 99 por ciento en moles de fluoruro de vinilideno y 1 a 30 por ciento trifluoroetileno . Los terpolímeros de de fluoruro de vinilideno, trifluoroetileno y tetrafluoroetileno tales como los descritos en la Patente de E. U. A. No. 2,968,649 y los terpolímeros de fluoruro de vinilideno, trifluoroetileno y tetrafluoroetileno también representante la clase de copolímeros de fluoruro de vinilideno que son útiles en esta invención. Tales materiales están comercialmente disponibles bajo la marca KYNAR de Arkema Group localizado en King of Prussia, PA o bajo la marca DYNEON de Dyneon LLC de Oakdale, MN. Los materiales elastoméricos de fluorocarbono también pueden utilizarse en materiales mezclados de la invención. El fuoropolímero que contiene los monómeros VF2 y HFP y opcionalmente TFE tienen una densidad mayor de 1.8 gm-cm"3 de fluoropolímeros que exhiben buena resistencia a la mayor parte de los aceites, químicos solventes, e hidrocarburos halogenados y una excelente resistencia a ozono, oxígeno y al clima. La temperatura de aplicación útil está en el intervalo de -40°C a 300°C. Los ejemplos de
fluoroelastómeros incluyen los descritos con detalle en Lentz, Patente de E. U. A. No. 4,257,699, así como los descritos en Eddy et al, Patente de E. U. A. No. 5,017,432 y Fergunson et al., Patente de E. U. A. No. 5,061,965. Las descripciones de cada una de estas patentes se incorporan totalmente aquí por referencia. Los fluoropolímeros de látex están disponibles en la forma de polímeros que comprenden los monómeros PFA, FEP, ETFE, HTE, THV y PVDF . Los poli (met) acrilatos fluorinados pueden generalmente preparase a través de la polimerización del radical libre ya sea neto o en solvente utilizando iniciadores radicales bien conocidos por los expertos en la técnica. Otros monómeros que pueden ser copolimerizados con estos monómeros (met) acrilatos fluorinados incluyen alquil (met) acrilatos, alquil (met) acrilatos sustituidos, ácido (met) acrílicos , (met) acrilamidas , estírenos, haluros de vinilo y ésteres de vinilo. Los fluoropolímeros pueden comprenden constituyentes polares. Tales grupos polares o grupo polar que contienen los monómeros pueden ser aniónicos, no iónicos, catiónicos o anfotéricos. En general, los grupos polares más comúnmente utilizados o los radicales orgánicos que contienen el grupo polar incluyen ácidos orgánicos, particularmente ácido carboxilico, ácido sulfónico y ácido fosfónico; sales de carboxilato, sulfonatos, fosfonatos, ésteres de fosfato, sales de amonio, aminas,
amidas, alquilamidas , alquilarilamidas , imidas, sulfonamidas , hidroximetilo, tioles, ésteres, silanos y polioxialquilenos así como otros radicales orgánicos tales como alquileno o arileno sustituido con uno o más de tales grupos polares. Los fluoropolímeros de látex descritos en la presente son típicamente sólidos dispersos acuosos pero pueden utilizarse en materiales solventes. El fluoropolímero puede combinarse con varios solventes para formar emulsión, suspensión o dispersión en una forma líquida. Las dispersiones de fluoropolímeros pueden preparase utilizando técnicas de polimerización de emulsión convencionales, tales como las descritas la Patentes de E. U. A. Nos. 4,418,186; 5,214,106; 5,639,838; 5,696,216 o Modern Fluoropolymers , Editado por John Scheirs, 1997 (particularmente pp . 71-101 y 597-614), así como la Solicitud de Patente Co-pendiente del Apoderado No. de Serie 01/03195, presentada 31 de enero del 2001. También pueden utilizarse una parte y dos partes de materiales termo-endurecidos. En los termo-endurecidos en una parte, el material y la mezcla termo-endurecida puede combinarse y formarse como un termoplástico de acuerdo con las propiedades viscoelásticas de la composición total . El material se calienta cuando se aplica a una temperatura que puede activar las porciones reactivas del termo-endurecedor y dar como resultado una rápida curación del termo-endurecedor a una mezcla sólida. Los sistemas de una parte típicamente se
combinan y se forman de una aplicación de una vara o pistola que funde y suministra los materiales a una temperatura suficiente para obtener una útil viscosidad y la reacción de los componentes reactivos. En los sistemas de dos partes, el metal puede mezclarse con cualquiera o ambas partes de tal forma que cuando se combinan los materiales mezclados comprenden el porcentaje en peso y porcentaje en volumen descritos como se describe en la presente. Los sistemas de dos partes típicamente se combinan y aplican o se suministran de una aplicación de una vara o pistola que combinan los materiales a una proporción no recta y temperatura para lograr las cantidades correctas del material en la mezcla y una temperatura suficiente para obtener una viscosidad útil y la reacción de las partes reactivas. Tales sistemas incluyen ambos sistemas de una y dos partes de isocianato, epoxi, urea-formaldehído y fenol-formaldehído. Tales materiales pueden tener un punto de fusión definitivo o pueden ser materiales de alta viscosidad. Tales materiales pueden calentarse y ablandarse a una viscosidad útil y suministrarse como una fusión o como un líquido de alta viscosidad sin una temperatura de fusión precisamente definida. En modalidades específicas, se utilizó una baja viscosidad (menor de aproximadamente 3,000 cP a la temperatura activada) utilizando sistemas poliméricos termo-fundibles con un alto grado de relleno en partículas para
lograr una densidad mezclada significativamente diferente (ya sea superior o inferior) que la del polímero base. Los materiales brutos (polímero y partículas recubiertas) se forman directamente en las barras cilindricas. Las barras de baja viscosidad/altamente cargadas fluyen rápidamente a bajas presiones y se aplican utilizando equipo de aplicación adhesivo termo-fusible comercialmente disponible (es decir, pistolas adhesivas termo-fusibles) . El resultado es un material relleno alto con una fracción de empaque volumétrica de 0.25 a 0.75, 0.40 a 0.70 o 0.45 a 0.65 utilizando partículas que pueden fácilmente inyectarse en cualquier cavidad con bajos costos de moldes y equipos o comprimirse en una cavidad moldeada configurada en el artículo que es para recibir el compuesto de moldeo por fusión. En un aspecto de esta descripción, un material de origen para formar un objeto utilizando un aplicador adhesivo termo-fusible comprende una barra adaptada para ser cargada en un aplicador adhesivo termo- fusible , la barra comprende' una mezcla que tiene una densidad 1.7 a 16 gm-cm"3 que comprende una fase de polímero (que tiene una densidad de 0.7 a 1.9 gm-cm"3) que comprende aproximadamente de 0.6 a 53% en peso y de 14 a 69% en volumen de la mezcla; y una partícula con una densidad en exceso del polímero base (que tiene una densidad de aproximadamente 3.9 a 19 gm-cm"3) que comprende de aproximadamente 47 a 99.4% en peso y de 31 a 86% en volumen
de la mezcla y se mezcla con la fase de polímero, la partícula tiene un tamaño de partícula de por lo menos 10 mieras; en donde la fase de partícula y polímero comprenden más de aproximadamente 90, 95 ó 98% en volumen de la mezcla y la mezcla tiene una viscosidad menor de aproximadamente 100,000 cP, menor de aproximadamente 25,000 cP, menor de aproximadamente 10,000, menor de aproximadamente 5,000 o menor de aproximadamente 3,000 a temperaturas de procesamiento (aproximadamente 130-250°C) , la mezcla tiene una temperatura de ablandamiento por arriba de temperatura ambiente (es decir mayor de 75 °C o mayor de 90 °C) . En otro aspecto de la descripción, un material de origen para formar un objeto utilizando un aplicador adhesivo termo-fusible comprende una barra adaptada para ser cargada en un aplicador adhesivo termo-fusible, la barra comprende una mezcla que tiene una densidad de 0.2 a 1.5 gm-cm"3, que comprende un polímero (que tiene una densidad de 0.7 a 1.9 gm-cm"3) una fase que comprende de aproximadamente 17 a 97% en peso y de 14 a 69% en volumen de la mezcla; y una partícula con una densidad menor que el polímero base que comprende de aproximadamente 3 a 83% en peso y de 31 a 86% en volumen de la mezcla y se mezcla con la fase de polímero, la partícula (preferiblemente de esfera de vidrio con una densidad de 0.12 a 6.6 gm-cm"3) tiene un tamaño de partícula de al menos 10 mieras; en donde la fase de partícula y el polímero
comprenden más de 90, 95 ó 98% en volumen de la mezcla y la mezcla tiene una viscosidad menor de aproximadamente 100,000 cP menor de aproximadamente 25,000 cP, menor de aproximadamente 10,000; menor de aproximadamente 5,000 o menor de aproximadamente 3,000 a las temperaturas de procesamiento (alrededor 130-250°C) , la mezcla tiene una temperatura de ablandamiento por arriba de temperatura ambiente (es decir, mayor de 75°C o mayor de 90°C) . La barra puede tener una dimensión transversal adecuada para la aplicación a través de pistolas adhesivas comercialmente disponibles. Por ejemplo, la barra puede tener un diámetro transversal de aproximadamente 6-7, 7-8, 11-13, 15-16, 25-26, 45-46, y 76 mm, (1/4, 5/16, 7/16, 1/2 , 5/8, 1, 1.75, 3 pulgadas) o mayor. Ejemplo- 1 En un ejemplo ilustrativo, se utilizó un adhesivo (HB Fuller HL6608) de poliamida termo-fusible (nilón) como la matriz de polímero. Este producto particular tiene una viscosidad de 4,175 cP a 190°C y 1,800 - 3,800 cP a 204°C. El producto es ventajoso debido a su punto de cristalización y y dureza a una diferente temperatura: las barras de pegamento combinadas con fracciones de empaque de aproximadamente 0.4 a 0.7 y específicamente 0.54, 0.59. 0.60, 0.63, 0.67 utilizando partículas de acero inoxidable se modificaron interfacialmerite a 0.40% en eso. Las barras se combinaron
utilizando un componedor de doble tornillo de laboratorio de 19 mm a una temperatura de fusión objetivo de 165°C directamente fuera de dado cilindrico. Se utilizaron diámetros de dado de 1.58 cm (5/8 pulgada) y 2.54 cm (1 pulgada) para crear material moldeado por fusión densificado cilindrico compatible con pistolas adhesivas 3M industriales. Las barras después se fundieron a temperaturas entre 190 y 220°C y se dispararon correctamente en una cabeza de plantilla para pesca y los moldes de plomada producidos por Do-It Molds. El material tiene un punto de ablandamiento de 174 - 184°C y una densidad de 0.98 gm-cm"3. También se pueden utilizar otros polímeros. Ej emplo-2 Otros polímeros que se han procesado correctamente en barras de pegamento cilindricas e inyectado en moldes a través de pistolas adhesivas cilindricas; principalmente Arkema Evatane®28 - 05 y el producto con mucho menos viscosidad Evatane® 18-500. Los productos son el copolímero de etileno aleatorio y acetato de vinilo. Ambos productos se produjeron con una fracción de empaque metálica de 0.63 de acero inoxidable previamente recubierto a 0.40% en peso con un modificador interfacial.
Propiedad Polímero de baja Evatane®18-05 Evatane® 18- fusión genérico 500 índice de 3-750 gramos/10 5-8 gramos/10 450-550 fusión minutos minutos gramos/10 minutos Contenido de 27-269% 17-19% acetato de vinilo Temperatura de 65-140°C 73°C 74°C fusión (°C) Punto de 70-170°C 140°C 88°C ablandamiento de Ring & Bell Temperatura 43°C <40°C Vicat Dureza Shore-A 82 80 Resistencia a 33 MPa 4 MPa la tensión en la ruptura Estiramiento 500-1100% 700-1000% 500-800% 1 en la ruptura Densidad 0.9-0.96 0.95 gm-cm"3 0.93 gm-cm"3 Ejemplo-3 El Evatane 18-500 se combinó con polvo de hiero de bajo costo (vendido con el nombre comercial S-70) de Ervin Industries (Adrián, MI) . Antes de la combinación, el polvo de hierro se modificó interfacialmente con 0.4% en peso de modificador interfacial. El EVA y el polvo de hierro se modificaron a una densidad objetivo de 5.0 gm-cm"3 (63.7% en volumen/92.9% en peso de la partícula metálica) en una barra de 2.54 era (1 pulgada) de diámetro. La formulación de bajo costo mostró una habilidad para moldearse y formarse a
temperaturas relativamente bajas (68 °C) y se forzó a mano en cavidades para agregar peso/lastre. Se rellenaron numerosos artículos con el material incluyendo la base de soportes de candeleros, soportes de toallas de papel independientes, engrapadoras , suministradores de cinta, una radio-alarma y una base de luz portátil. Todos los productos mostraron un mejor funcionamiento debido a su mayor peso y estabilidad del lastre general que se había incorporado dentro de los artículos que contuvieron una cavidad en donde se colocó el material. Las materias primas de bajo costo junto con la aumentada densidad efectiva de los materiales mezclados con arena de sílice permitirán opciones de diseño aumentadas y presentan una solución efectiva en cuanto a costo global para aplicaciones que requieren lastre general como los ejemplos antes mencionados. Se pueden utilizar también numerosos otros sistemas de polímero con viscosidad apropiada. Ej emplo-4 Se combinó el polvo de tungsteno en un polímero de poliamida para a un nivel de empaque de partícula de 53.1% en volumen de tungsteno (95.5% en peso de tungsteno) a una densidad de mezcla de 10.2 gm-cm"3 utilizando un combinador de 19 mm. El tungsteno se modificó interfacialmente con un modificador al 0.2 % en peso antes de la combinación. Los materiales se formaron directamente en barras de moldeo de
2.54 cm (1 pulgada) de diámetro que se utilizaron para producir cabezas de plantilla para pesca después de haberse fundido y distribuido en moldes Do-It mediante el uso de un aplicador de adhesivo industrial 3M PGII. El desperdicio generado durante las operaciones de relleno del molde se recolectaron, trituraron y formaron en barras de molde de fusión de 2.54 cm (1 pulgada) . Las barras se utilizaron correctamente para producir más cabezas de plantilla. El experimento valida 100% de reciclaje del material mezclado. Ejemplo-5 Los experimentos también se completaron utilizando mezclas de tungsteno y acero inoxidable para producir productos de densidad intermedia. En un ejemplo, se produjeron específicamente para aplicaciones de señuelos para pesca, se hizo un producto con 7.7 gm-cm"3 de densidad. La formulación contuvo 60.7% en volumen de partículas (25.2% en volumen de tungsteno y 35.5% en volumen de acero inoxidable) dentro de un adhesivo de poliamida. Los materiales se formaron en barras de 2.54 cm (1 pulgada), se fundieron y distribuyeron en moldes Do-It a través del aplicador de adhesivo 3M PGII para producir plantillas para pesca, plomada y cucharas. E emplo-6 El uso de esferas de vidrio huecas para producir materiales mezclados de baja densidad se completó. En todos
los casos, se utilizaron esferas huecas de 3M. 3M produce numerosas esferas en el intervalo en densidad de 0.125 a 0.60 gm-cm"3. La experimentación y combinación de los productos S32, Kl, K20, e im30K tomó lugar. Las esferas de vidrio huecas se trataron con 2% en peso de modificador interfacial antes de la combinación. Las burbujas huecas se combinaron correctamente en un material de poliamida. Específicamente, las esferas 3M Kl más ligeras y con la menor resistencia a la compresión se formularon correctamente dentro del polímero de poliamida a niveles volumétricos variables de 42 65% en volumen dando como resultado densidad de mezclas en el intervalo de 0.45 a 0.65 gm-cm"3. Fue necesario tener cuidado en la ubicación de la alimentación con ajustes de temperatura del polímero base para minimizar la ruptura de las esferas huecas Kl con baja resistencia (176.38 kg/cm2 (250 psi) ) las cuales a su vez, minimizan la gravedad específica de la mezcla . En una modalidad ilustrativa, se utilizaron partículas de acero inoxidable atomizadas con gas con la mayor parte de las partículas en el intervalo de +40 a -300 mieras como la partícula de alta densidad. Las partículas atomizadas con gas probaron ser favorables en la obtención de las propiedades de flujo deseadas debido a la suave superficie y forma esférica. Se llevaron a cabo pruebas a un intervalo de empaque en volumen de 0.50 a 0.67. La habilidad
para fluir a través de las boquillas y llenar las cavidades ha demostrado ser dependiente del grado de relleno, o fracción de volumen, de las partículas. En un ejemplo, la satisfactoria aplicación termo-fusible, la suministración y el relleno de la cavidad se obtuvieron a 63% en volumen del relleno de partículas metálicas (resultando una gravedad específica de 5.17 utilizando acero inoxidable de densidad precisa y un polímero de termo-fusión de poliamida de 0.98 gm-cm"3) o menor. En este ejemplo, fue difícil llenar moldes detallados descritos a continuación utilizando un nivel de relleno por arriba de 0.63 aún con un aplicador adhesivo de alta potencia en vatios/neumáticamente impulsado. En general, la distribución del tamaño utilizable depende de la resolución y tolerancias deseadas del molde final junto con el diseño del aplicador termo-fusible (por ejemplo, dimensiones de la boquilla) utilizadas para fundir y mover el material en la cavidad. Se pueden utilizar otros materiales en partículas. Por ejemplo, pueden utilizarse partículas atomizadas con agua. Se espera que la tecnología trabajará efectivamente con niveles de empaque inferiores (<50% en volumen por lo general menos de 45% en volumen) dando como resultado gravedades específicas reducidas. Los materiales adicionales que pueden utilizarse incluyen hierro, estaño, bismuto, acero inoxidable, plomo, tungsteno, bario, antimonio, zinc, cobre,
níquel, cobalto, magnesio, titanio, zirconio, aluminio, silicio, y yodo y aleaciones asociadas. Los minerales de alta densidad con la distribución de tamaño apropiada también pueden utilizarse (por ejemplo magnetita) . Un ejemplo exitoso de compuesto de moldeo por fusión utilizando una partícula metálica diferente del acero inoxidable es el uso de una aleación de tungsteno con 90% de pureza. El material tiene una densidad real de 17.05 gm-cm"3 y una densidad de golpe de fracción de empaque de 0.40. El metal se recubrió con 0.25% en peso de modificador interfacial y se combinó con la poliamida a fracciones de empaque de 0.40 (7.1 de gravedad específica) y 0.52 (9.0 de gravedad específica) . Ambas formulaciones fueron correctamente disparadas en plantillas de pesca, cucharas y moldes de plomadas de huevo. En un caso particular, las formulaciones con esferas de vidrio huecas (<0.78 gm-cm"3) se utilizaron junto con formulaciones de relleno metálico (en el intervalo en densidad de 5.2 a 10.2 gm-cm"3) y se inyectaron en lugares estratégicos dentro del mismo molde de señuelos para pesca, ya sea siendo una plantilla o un señuelo más grande, para producir cebos de densidad doble que exhibieron movimientos únicos y comportamientos de levantamiento dentro del agua. Recubrimientos del modificador interfacial En otro aspecto de la descripción, la mezcla en el
material de origen antes descrito además comprende un modificador interfacial presente en 0.05 a 3.05 en peso de la mezcla y al menos parcialmente recubriendo las partículas. En una modalidad más específica, la mezcla está sustancialmente libre de desactivador metálico. En algunas modalidades, los niveles de recubrimiento del modificador interfacial utilizados para el acero inoxidable esférico variaron de 0.20% a 0.60% en peso. Barra suministrada fundida alargada o "Barras de pegamento" En un aspecto de la descripción, la mezcla antes descrita se forma en barras alargadas, o "barras de pegamento", a ser cargadas y aplicadas por aplicadores termo-fusibles. Como se mencionó anteriormente, es posible dirigir de o suministrar las partículas metálicas y polímero termo-fundido en una amplia variedad de formas transversales sólidas. Las formas cilindricas compatibles con pistolas adhesivas termo-fusibles comercialmente disponibles tienen ciertas ventajas en que no es necesario equipo termo-fusible adaptado. Las barras en el intervalo en diámetro mayor de 5, 10, 15 mm o 25 mm y más grandes pueden hacerse e inyectarse. Las barras de pegamento estandarizadas que pueden tener tamaños de aproximadamente 6-7, 7-8, 11-1315-16, 25-26, 45-46, 76 mm (1/4, 5/16, 7/16, 1/2, 5/8, 1, 1.75, y 3 pulgadas), o mayores se producen comúnmente. Los diámetros más pequeños
son más comunes para uso doméstico mientras los más grandes son más adecuados para aplicaciones industriales. En otro aspecto de la descripción, las barras con un diámetro menor pueden romperse por el método de molienda, trituración u otros métodos, y el material con tamaño reducido puede hacerse (por ejemplo mediante formación de fusión) en barras con un diámetro mayor. En las pruebas, la mezcla re-triturada ha sido correctamente disparada en cavidades validando la habilidad para reciclar el material de poliamida densificado. Procesos de fabricación En otro aspecto de la descripción, un proceso para fabricar un artículo comprende: (a) utilizar una pistola adhesiva, fundir una porción de una barra que comprende una fase de polímero que comprende de aproximadamente 5 a 30% en peso y de 30 a 75% en volumen de la mezcla; y una partícula metálica que comprende de aproximadamente 75 a 95% en peso y de 25 a 75% en volumen de la mezcla y se mezcla con la fase de polímero, la partícula tiene un tamaño de partícula de no más de 10% en peso de partículas menores de 10 mieras; en donde la partícula y la fase de polímero comprenden más de 95% en volumen de la mezcla y la mezcla tiene una viscosidad menor de aproximadamente 25,000 cP cuando se suministra en una cavidad, y una densidad de al menos 2 gm-cm"3; la mezcla tiene
una temperatura de ablandamiento por arriba de la temperatura ambiente; y (b) suministrar la fusión resultante a través de una boquilla. En otro aspecto de la descripción, en el proceso descrito anteriormente además compren de suministrar la fusión de la boquilla en un molde, y enfriar la mezcla resultante en el molde, por lo tanto moldeando la mezcla. Se puede utilizar una amplia variedad de pistolas adhesivas can para fabricar artículos de alta densidad utilizando las "barras de pegamento" de las mezclas de polímero. Por ejemplo, pueden utilizarse pistolas adhesivas termo- fusibles domésticas manualmente operadas. Como otro ejemplo, pueden utilizarse aplicadores adhesivos neumáticamente operados, tales como los aplicadores adhesivos industriales, tal como el aplicador adhesivo industrial de 3M modelo # PG-II. Las pistolas de pegamento en el intervalo de 40 vatios a 600 vatios por lo general se utilizan, pero otros tipos de pistolas adhesivas también pueden ser útiles. Por ejemplo, pistolas con menores potencias en vatios (10W) en el mercado pueden utilizarse. El grado de rendimiento a través de la pistola depende del grado de fusión que es una función de la entrada de potencia en vatios para el material y las propiedades térmicas y tamaño de la mezcla. Los grados de rendimiento deseados pueden lograrse mediante la apropiada
selección de los parámetros dentro del alcance de los expertos en la técnica. Es típicamente deseable minimizar el intervalo de tiempo entre el calentamiento/fusión del polímero cuando se inyecta en un molde. La rápida separación puede ocurrir debido a diferencias en la densidad entre la matriz fundida con relativamente baja viscosidad del polímero y la partícula. En otras palabras, es típicamente indeseable tener un depósito en donde el material de la mezcla fundida permanece estancado, mientras la fusión e inyección sobre demanda es típicamente preferida. Se conceptualiza que los sistemas apropiadamente diseñados que utilizan bombas podrían utilizarse efectivamente. Como un ejemplo, la mezcla y el proceso de fabricación descritos anteriormente, pueden aplicarse fácilmente a la industria de la pesca. Por ejemplo, la mezcla puede utilizarse para rellenar moldes de plantilla (redondo) , plomada (huevo) y carnada de manivela. Las oportunidades existen dentro de otras aplicaciones que requieren lastre y pesos generales. Los artículos posibles incluyen: pesas para persianas de ventanas, quillas de botes, cinturones para buceo, consumibles de oficina (suministradores de cintas, engrapadoras , sacapuntas, etc.), candeleros, soportes para toallas de papel, soportes de palillos, saleros y pimenteros, y otras innumerables aplicaciones. Un proceso y las herramientas utilizadas para hacer
plantillas de pesca se ilustran esquemáticamente en la Figura 1. En este ejemplo, un molde de cabeza de plantilla 100 comprende dos placas de molde 100a y 100b, respectivamente, que se conectan entre sí por una abrazadera 112. Cada placa de molde define uno o más recesos 114a- 114d, respectivamente, que forman cavidades respectivas para inyección cuando las placas se cierran una sobre la otra. Una pistola adhesiva 120 se utiliza para inyectar una mezcla de polímero en las cavidades para formar las cabezas de plantilla 130a y 130b. En el ejemplo, se proporciona espacio en el molde 100 para acomodar los anzuelos 132a y 132b de tal forma que los productos finales son anzuelos con cabezas de plantilla moldeados en los anzuelos. Como es bien conocido, una pistola adhesiva 120 típicamente incluye un canal 122 para cargar una barra de pegamento, que en este ejemplo es una barra 140 hecha de una mezcla de polímero de alta densidad descrita anteriormente. La pistola adhesiva 120 además incluye una boquilla 124 y una cámara de calentamiento (no mostrada) cerca de la boquilla 124 para fundir la barra 140. El calentamiento es provisto mediante una corriente eléctrica alimentada de un cable de energía 126 después de la activación de un accionador 128. En un ejemplo, se producen varios cientos de cabezas de plantilla con los ganchos en su lugar utilizando la mezcla y el proceso antes descrito. Con los ganchos, cerca
del extremo de la cabeza de plantilla existen alrededor de 0.8 mm en cada lado del vástago del gancho que el material debe empacar para rellenar completamente el molde. Esta área de detalle fue el área primaria que no podía llenarse en todos los niveles de empaque de volumen. En este ejemplo particular, el límite superior fue de aproximadamente 63% en volumen para partículas de acero inoxidable esféricas con el aplicador adhesivo industrial de 3M de 600 vatios modelo No. PG-II . En un ejemplo más, se rellenaron moldes de plomada de huevo con la mezcla densificada como se describe anteriormente. El volumen del molde es relativamente mayor requiriendo aproximadamente 7.5 cm3 de material por plomada y representa una situación en donde el grado de relleno es importante; si se rellena demasiado lento, la mezcla inyectada puede empezar a congelarse, conduciendo a una apariencia de superficie inconsistente. Las partes con apariencia favorable pueden hacerse ajustando apropiadamente las temperaturas de fusión y del molde. Se observó que las plomadas de huevo hechas de esta forma, con ya sea la mezcla EVA o de poliamida, exhibieron buena resistencia al impacto. En otras pruebas, la tasa de salida del compuesto moldeado fundido se cuantificó suministrando el material desde el aplicador a platos para pesar de aluminio típicamente sobre un período de diez segundos. El método se
utilizó para evaluar los efectos de la presión neumática (para el aplicador neumático 3M industrial) , temperatura y boquillas/válvulas reguladoras en la tasa de salida. La tasa de suministro de la pistola adhesiva PGII o cualquier pistola adhesiva genérica o dispositivo de aplicación deberá ser de aproximadamente 5-100 o aproximadamente de 10 a 80 o aproximadamente de 20 gramos por 10 segundos sobre un intervalo de presión regulado de 40 - 100 Ib-in"2 (200 a 700 kilopascales) para una mezcla densificada típica tal como una que contiene 0.630 de fracción de empaque de acero inoxidable. En otro ejemplo, se descubrió que cuando se utiliza polímero de baja viscosidad, menor de aproximadamente 1,000 Cp en el proceso de fabricación descrito anteriormente, el polímero de expulsa de una prensa metalúrgica aún a presiones moderadas de 4,000 lb-in"2 (27,600 kilopascales). Esto resulta en productos con una densidad aumentada. Conclusiones Las modalidades descritas anteriormente proporcionan numerosas ventajas de la técnica anterior. Por ejemplo, en un proceso de moldeo por inyección típico, típicamente es necesario equipo que incluye un calentador de aceite caliente, enfriador, secador, triturador de orificio de colada, y suministro de energía de trifásico/480V; equipo que no es necesario para el proceso de moldeo por fusión descrito en las modalidades anteriores.
La experiencia del operador requerida para llevar a cabo el proceso de moldeo por fusión es típicamente baja, una persona competente para operar una pistola adhesiva doméstica califica en muchas situaciones, según opuesto a un alto nivel de entrenamiento típicamente requerido para un operador de moldeo de inyección. El tiempo para el desarrollo del producto para el proceso de moldeo por fusión también es más corto, típicamente días según comparado con los meses típicamente requeridos para desarrollar un producto de moldeo por inyección. El proceso y los materiales con un bajo costo de esta forma son provistos por las modalidades. La especificación, ejemplos y datos proporcionan una completa descripción de la mezcla de polímero de alta densidad de la invención y su fabricación y uso. Ya que pueden hacerse muchas modalidades de la invención sin apartarse del espíritu y alcance de la invención, la invención reside en las reivindicaciones adjuntadas a continuación . Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.