PT1790554E - Material expansível e elemento fixador para vedação, abafamento ou reforço e método de formação do mesmo - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO "MATERIAL EXPANSÍVEL E ELEMENTO FIXADOR PARA VEDAÇÃO, ABAFAMENTO OU REFORÇO E MÉTODO DE FORMAÇÃO DO MESMO"

CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se, de um modo geral, a um material expansível que apresenta uma propriedade, tal como expansão substancialmente homogénea, um elevado nível de expansão, coesão melhorada, uma sua combinação ou semelhante e refere-se também a um elemento que é empregue para proporcionar vedação, redução de ruído/vibração, reforço estrutural ou uma sua combinação.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Durante muitos anos, a indústria e, particularmente, a indústria dos transportes, tem estado preocupada com a concepção de elementos para proporcionar abafamento, vedação, reforço estrutural ou semelhantes em veículos automóveis. Por exemplo, as Patentes dos Estados Unidos N° 5755486; 4901500; e 4751249 descreve exemplos de dispositivos de técnica anterior, para abafamento, vedação ou reforço. 0 documento US 6455146B1 divulga um método para o fornecimento de elementos para proporcionar vedação ou abafamento a uma ou mais estruturas, os elementos compreendendo um portador flexível e um material expansível, o método 1 compreendendo proporcionar um portador flexível, dispondo o material expansível no portador flexível de um modo contínuo, cortando o portador proporcionado com o material expansível a comprimentos pré-determinados para proporcionar os elementos e proporcionar um fixador magnético para fixar o elemento à estrutura, em que o material expansível após exposição a uma temperatura elevada se expande a um volume superior a 400% e forma uma espuma que proporciona vedação e/ou abafamento à estrutura.

Os elementos incluem, tipicamente, um material expansível, que pode ou não ser combinado com outros componentes para formar um vedante, um abafador, um reforço estrutural ou semelhantes numa cavidade de um veículo automóvel. No entanto, muitas vezes, a montagem desses elementos nos veículos automóveis ou outros artigos de produção podem apresentar dificuldades. Além disso, podem surgir dificuldades quando se projecta um elemento que se possa aplicar em vários locais de um artigo de produção ou vários artigos diferentes de produção. Deste modo, a presente invenção pretende proporcionar um elemento para abafamento, vedação ou reforço que ultrapassa uma destas dificuldades ou proporciona outras vantagens, que se tornarão evidentes após leitura da descrição detalhada da invenção.

Além disso, a indústria dos transportes e, particularmente, a indústria automóvel tem-se preocupado com o projecto de materiais expansíveis que apresentam características, tais como baixo peso, boa adesão, absorção de som, amortecimento de som, níveis relativamente elevados de expansão, expansão homogénea, expansão consistente ou previsível ou outras características desejáveis. A concepção desses materiais com duas ou mais destas características pode, contudo, apresentar dificuldades. Por 2 exemplo, pode ser difícil proporcionar um material expansível que apresente um nível relativamente elevado de expansão sem sacrificar características, tais como adesão, homogeneidade da expansão ou semelhantes. Destes modo, a presente invenção pretende proporcionar um material expansível que apresente, pelo menos, uma característica desejada sem sacrificar, significativamente, a presença de, pelo menos, uma outra característica desejada.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO A presente invenção consiste do método da reivindicação 1 e proporciona um elemento desenhado para proporcionar abafamento, vedação ou reforço de um artigo de produção, tal como um veículo automóvel. 0 elemento inclui, geralmente, um portador, um material expansível e um ou mais fixadores. De um modo preferido, o material expansível pode ser activado por calor ou, de outro modo, activado para proporcionar o abafamento, vedação ou reforço do artigo a produzir. 0 material expansível, que pode ser empregue para vedação, abafamento, reforço, ligação estrutural ou semelhantes, de uma variedade de estruturas, é tipicamente um material adesivo expansível e também inclui, tipicamente, um ou mais dos seguintes componentes: uma mistura polimérica; uma resina epóxida; um agente de enchimento; um agente de expansão, um agente de cura; um acelerador para o agente de expansão ou o agente de cura; um agente de adesividade; um co-agente; um anti-oxidante; suas combinações ou semelhantes. De um modo preferido, a mistura polimérica inclui um acrilato, um acetato ou ambos, embora não seja necessário. Um material de reforço 3 preferido é uma fibra de aramida em pasta que pode auxiliar o controlo de fluxo, a resistência à flexão e/ou a capacidade auto-portante do material. 0 material pode ser formado de acordo com uma variedade de protocolos. Num método preferido, os vários componentes do material são intermisturados num ou mais processos de mistura contínuos ou do tipo descontinuo ou uma sua combinação. 0 material pode ser aplicado (e. g., feito aderir) a uma variedade de estruturas que podem ser formadas a partir de uma variedade de materiais, tais como alumínio, magnésio, aço, composto de moldação em folha, composto de moldação em bloco, termoplásticos, suas combinações ou semelhantes. Além disso, o material pode ser empregue numa variedade de aplicações, tais como abafamento, vedação, reforço ou semelhantes.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

As características e os aspectos inventivos da presente invenção tornar-se-ão mais evidentes após leitura da descrição detalhada, reivindicações e desenhos seguintes, dos quais se segue uma breve descrição: A Fig. 1 é uma vista em perspectiva de um elemento feito com o método da presente invenção. A Fig. 2 é uma vista em corte do elemento da Fig. 1, efectuada ao longo da linha 2-2. A Fig. 3 é uma vista em corte do elemento da Fig. 1, aplicado a uma estrutura de um veículo automóvel. 4 A Fig. 4 é uma vista em perspectiva de outro elemento exemplificativo. A Fig. 5 é uma vista em corte do elemento da Fig. 1, efectuada ao longo da linha 5-5. A Fig. 6 é uma vista em corte do elemento da Fig. 1, aplicada a uma estrutura de um veiculo automóvel. A Fig. 7 é uma vista em perspectiva de um elemento alternativo. A Fig. 8 é uma vista em corte de outro elemento alternativo. A Fig. 9 é uma vista em corte de ainda outro elemento alternativo. A Fig. 10 é uma vista em corte do elemento da Fig. 9, aplicada a uma estrutura de um veiculo automóvel.

As Fig. 11A-18C ilustram exemplos de variação de um elemento. A Fig. 19A é uma vista em corte de outro elemento alternativo. A Fig. 19B é uma vista em corte de outro elemento alternativo. 5 A Fig. 20 é uma vista em perspectiva de outro elemento alternativo. A Fig. 21 é uma vista em perspectiva de outro elemento alternativo.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA FORMA DE REALIZAÇAO PREFERIDA A presente invenção refere-se ao fornecimento de um elemento para proporcionar abafamento, vedação, reforço ou uma sua combinação num artigo de produção. Está contemplado que o elemento possa ser aplicado (e. g. , montado) em vários artigos de produção, tais como barcos, comboios, edifícios, aparelhos, residências, mobiliário ou semelhantes. Contudo, verificou-se que o elemento é particularmente adequado para aplicação a veículos automóveis. 0 elemento inclui tipicamente: a) um portador; b) um material expansível disposto sobre o portador; e c) um ou mais fixadores, que podem ser ligados ao portador, ao material expansível ou ambos. O elemento é tipicamente montado num artigo de produção, ligando um ou mais fixadores a uma parte do artigo, de modo que o material expansível esteja localizado dentro de uma cavidade ou noutro local no artigo. Depois disto, o material expansível é tipicamente expandido para proporcionar abafamento, vedação ou 6 reforço do artigo. Com vantagem, os fixadores, o portador ou ambos podem auxiliar a montagem do elemento num artigo de produção. Além disso, o elemento pode ser formado utilizando técnicas que são eficazes, baratas, vantajosas ou uma sua combinação. 0 portador flexível pode ser formado numa variedade de formas e numa variedade de configurações de acordo com apresente invenção. Por exemplo, o portador pode ser plano ou ter contornos, geométrico ou não geométrico, contínuo ou não contínuo, ou configurado de outro modo. 0 portador pode também incluir apenas uma parte única contínua ou pode ser formado de partes múltiplas directamente ligadas umas às outras ou ligadas através de componentes adicionais. 0 um ou mais fixadores podem também ser proporcionados numa variedade de formas e numa variedade de configurações, desde que possam fixar o portador, o material expansível ou ambos a uma estrutura. Exemplos de fixadores adequados incluem fixadores mecânicos, clipes, fechos de pressão, parafusos, suas combinações ou semelhantes. Além disso, é contemplado que o um ou mais fixadores podem ser integralmente formados por um material singular com o portador ou podem ser formados com um material diferente e podem ser ligados de modo removível ao portador.

De acordo com uma forma de realização preferida, o fixador é proporcionado como um material magnético ou um material adesivo que pode ligar (e. g. feito aderir ou magneticamente seguro) o portador e/ou o material expansível a uma estrutura metálica ou outra. Nessa forma de realização, o material magnético ou o material adesivo podem ser interdispersos com o 7 portador ou o material expansível. Alternativamente, o material magnético ou o material adesivo podem ser dispostos no portador ou no material expansível ou podem, de outro modo, ser ligados ao portador ou ao material expansível. 0 portador e o um ou mais fixadores podem ser formados de uma variedade de materiais, tais como metal, polímeros, elastómeros, materiais fibrosos (e. g., telas ou materiais tecidos), suas combinações ou semelhantes. De um modo preferido, o portador e um ou mais fixadores são, pelo menos, parcialmente formados por um material polimérico (e. g. um termoplástico, um elastómero, um plastómero, um material termoendurecível, um plástico, uma sua combinação ou semelhantes) . Numa forma de realização, está contemplado que o portador, o um ou mais fixadores ou ambos podem ser formados do mesmo material embora sejam tipicamente formados de materiais diferentes. 0 material expansível pode ser formado de uma variedade de materiais adequados. De um modo preferido, o material expansível é formado de material activado por calor tendo características de formação de espuma. 0 material pode ser geralmente seco ao toque ou pegajoso e pode ser formado com qualquer forma de padrão, disposição ou espessura desejado, mas é, de um modo preferido, de espessura substancialmente uniforme. Numa forma de realização, está contemplado que o material expansível tem uma forma substancialmente semelhante ou idêntica a uma parte da cavidade na qual o material é colocado, mas o material expansível será substancialmente mais pequeno (e. g. , pelo menos, 1000%, 2000% ou 3000% mais pequeno) que a parte da cavidade, até ser expandido. 8

Embora sejam possíveis outros materiais activados por calor para material expansível, um material activado por calor preferido é um polímero ou plástico expansível e, de um modo preferido, um que forme espuma. Um material particularmente preferido é uma espuma de expansão relativamente elevada tendo uma formulação polimérica que inclui um ou mais de um acrilato, um acetato, um elastómero, uma sua combinação ou semelhantes. Por exemplo, e sem limitação, a espuma pode ser um material à base de EVA/borracha, incluindo um copolímero ou terpolímero de etileno que pode ter uma alfa-olefina. Como copolímero ou terpolímero, o polímero é composto por dois ou três monómeros diferentes, i. e. moléculas pequenas com elevada reactividade química que são capazes de se ligarem com moléculas semelhantes.

Um número de espumas de abafamento ou de vedação são conhecidas na técnica e podem ser também utilizadas para produzir a espuma. Uma espuma típica inclui um material de base polimérica, tal como um ou mais polímeros à base de etileno, que, quando combinado com ingredientes apropriados (tipicamente um agente de expansão e cura) se expande e cura, de modo fiável e previsível, após a aplicação de calor ou a ocorrência de uma condição ambiental particular. De um ponto de vista químico, para um material termicamente activado, a espuma estrutural é, normalmente, inicialmente processada como um material fluido antes da cura e, após a cura, o material reticulará, tipicamente, tornando o material incapaz de fluir mais.

Uma vantagem dos materiais de espuma preferidos em relação aos materiais da técnica anterior é que os materiais preferidos podem ser processados de vários modos. Os materiais preferidos podem ser processados por moldação por injecção, moldação por extrusão e compressão ou com um mini-aplicador. Isto permite a 9 formaçao e a criaçao de desenhos de peças que excedem a capacidade da maior parte dos materiais da técnica anterior.

Embora os materiais preferidos para fabrico do material expansível tenham sido divulgados, o material expansível pode ser formado por outros materiais desde que o material seleccionado seja activado por calor ou, de outro modo, activado por uma condição ambiental (e. g., humidade, pressão, tempo ou semelhantes) e cure de modo previsível e fiável, sob condições adequadas para a aplicação seleccionada. Esse material é a resina de base epóxida divulgada na patente U.S. N° 6131897. Alguns outros materiais possíveis, incluem, mas não estão limitados a materiais poliolefinicos, copolímeros e terpolímeros com, pelo menos, um monómero do tipo uma alfa-olefina, materiais de fenol/formaldeido, materiais fenóxido e materiais de poliuretano com elevadas temperaturas de transição vítrea. Ver também, as Patentes US N° 5766719; 5755486; 5575526 e 5932680. Em geral, as características desejadas do material incluem elevada temperatura de transição vítrea (tipicamente superior a 70 graus Celsius), expansão relativamente elevada e propriedades de durabilidade da adesão. Deste modo, o material não interfere, geralmente, com os sistemas de materiais empregues pelos fabricantes de automóveis.

Em aplicações em que o material expansível é um material termicamente expansível activado por calor, uma consideração importante, envolvida com a selecção e formulação do material que compreende a espuma, é a temperatura à qual ocorrem uma reacção ou expansão de material e, possivelmente a cura. Tipicamente, a espuma torna-se reactiva com temperaturas de processamento superiores, tais como as encontradas numa fábrica de montagem de automóveis, quando a espuma é processada em 10 conjunto com os componentes de automóveis a temperaturas elevadas ou com maiores níveis de energia aplicados, e. g., durante os passos de cura da tinta. Embora as temperaturas encontradas numa operação de montagem de automóveis possa estar na gama de cerca de 148, 89 °C a 204, 44 °C (cerca de 300 °F a 400 °F), as aplicações em oficinas de reparação e pintura ocorrem normalmente a cerca de 93,33 °C (cerca de 200 °F) ou ligeiramente superior. Se necessário, podem ser incorporados activadores do agente de expansão na composição para provocar expansão a diferentes temperaturas fora das gamas anteriores. Geralmente, as espumas expansíveis adequadas têm uma gama de expansão que varia de, aproximadamente, 0 a mais de 1000 por cento.

Está contemplado que o material expansível possa ser administrado e colocado em contacto com o portador, através de uma variedade de sistemas de administração que incluem, mas não estão limitados a uma montagem com encaixe por pressão, técnicas de extrusão normalmente conhecidas na técnica, assim como uma técnica de mini-aplicador de acordo com os ensinamentos da Patente US N° 5358397. Nesta forma de realização não limitativa, o material ou o meio está, pelo menos, parcialmente revestido com um polímero activo tendo características de amortecimento ou outro polímero activado por calor (e. g. , um polímero à base de adesivo de fusão a quente que forma espuma ou uma espuma estrutural expansível, exemplos dos quais incluem polímeros olefínicos, polímeros vinílicos, polímeros termoplásticos contendo borracha, epóxidos, uretanos ou semelhantes) em que o material que forma espuma ou expansível pode ser ajustado à pressão na superfície ou substrato escolhidos; colocado em esferas ou peletes para disposição ao longo do substrato ou elemento escolhido através de extrusão; disposto ao longo do 11 substrato através de utilização de tecnologia de abafamento; uma aplicação de fundição em molde, de acordo com os ensinamentos que são bem conhecidos na técnica; sistemas de aplicação por bombagem que podem incluir a utilização de um sistema de deflecção ou de inflacção; e aplicações pulverizáveis. A formação do elemento da presente invenção pode incluir uma variedade de passos de processamento dependendo da configuração desejada do elemento. Em qualquer caso, está geralmente contemplado que o portador, o fixador e o material expansível possam ser manualmente ligados uns aos outros, automaticamente ligados uns aos outros ou uma sua combinação. Além disso, podem ser utilizados vários processos, tais como moldação (e. g. , compressão, injecção ou outra moldação), extrusão ou semelhantes, para formar o portador, o fixador ou o material expansível individualmente e esses processos podem ser empregues para ligarem estes componentes em conjunto.

Como primeiro exemplo de um elemento, é feita referência às Fig. 1-3, que ilustram um elemento 10 exemplificativo configurado para colocação dentro de uma cavidade 12 de uma estrutura 14 de um veiculo automóvel (não mostrado) para formar um sistema 1 de abafamento, vedação ou reforço em conjunto com a estrutura 14 do veículo automóvel. Como será entendido, o elemento 10 pode ser adequado para ser colocado numa variedade de cavidades para reforço, abafamento ou vedação de uma variedade de estruturas no veículo automóvel. Para fins de ilustração, o elemento 10 é mostrado como estando montado numa estrutura 14 pilar ou basculante de um veículo automóvel, embora se deva entender que o elemento 10 pode ser montado numa variedade de estruturas automóveis (e. g., elementos da 12 carroçaria, elementos da armadura ou semelhantes) ou uma variedade de estruturas de outros artigos de produção. 0 elemento 10 tem uma configuração rectangular global, mas pode ser formado com uma variedade de formas. De um modo geral, o elemento 10 inclui um portador 20 com um material 22 expansível aí disposto. O elemento 10 inclui também um par de fixadores 24 ligado ao portador 20. 0 portador 2 0 pode ser formado com qualquer das formas ou configurações aqui discutidas e pode ser formado com quaisquer dos materiais aqui discutidos. Na forma de realização ilustrada, o portador 20 é geralmente rectangular e é formado por um filme polimérico (e. g. , um filme de poliéster) . A espessura (t) do filme polimérico está abaixo de cerca de 0,5 mm e, de um modo ainda mais preferido, abaixo de cerca de 0,3 mm. 0 portador 20 nas Fig. 1-3 é geralmente flexível e tem um alongamento à ruptura superior, a cerca de 20 °C, superior a cerca de 5%, de um modo mais preferido, superior a cerca de 50% e, de um modo ainda mais preferido, superior a cerca de 100%.

Os filmes ou materiais de camada alternativos que podem ser empregues na presente invenção são divulgados na

Patente U.S. N° 6287669. 0 material 22 expansível pode ser qualquer um dos materiais expansíveis aqui divulgados. Na forma de realização ilustrada, o material 22 expansível é um material que tem níveis relativamente elevados de expansão após exposições a temperaturas entre cerca de 148,89 °C a 204,44 °C (cerca de 300 °F a 400 °F) (i. e., temperaturas tipicamente utilizadas na pintura de automóveis ou operações de revestimento). Como 13 consequência, o material 22 expansível preferido é configurado para ter uma expansão volumétrica de, pelo menos, cerca de 1500%, de um modo mais preferido, pelo menos, cerca de 2000%, de um modo ainda mais preferido, pelo menos, cerca de 2500% e, de um modo ainda mais preferido, pelo menos, cerca de 3000% do seu volume original ou não expandido. O material 22 expansível é geralmente formado numa configuração rectangular ou em bloco, mas pode tomar qualquer forma como necessário ou desejado, dependendo da aplicação ao elemento. Na forma de realização mostrada, o material 22 expansível está disposto sobre duas superfícies opostas do portador 20 e encerra substancialmente um vértice alongado do portador 20. De facto, está contemplado que o material possa ser disposto, de outro modo, sobre o portador 20 e pode ser aplicado ao portador como uma peça única (e. g. tira) ou peças múltiplas (e. g., tiras) .

Um especialista na técnica será capaz de pensar numa variedade de fixadores adequados para utilizar no elemento 10 da presente invenção. Foram aqui divulgados os exemplos preferidos, contudo, podem também ser empregues outros. Os fixadores 24 do elemento 10 mostrado são plásticos e incluem uma parte 30 de tampa e uma parte 32 alongada. Como mostrado, a parte 32 alongada inclui uma pluralidade de extensões 34 que são ilustradas como cónicas, mas que podem ter outras formas como desejado. A ligação dos fixadores 24 ao portador 20 pode ser conseguida de acordo com qualquer das técnicas aqui descritas. Para ligação ao portador 20 das Fig. 1-3, a parte 32 alongada de cada um dos fixadores 24 prolonga-se para e, de um modo 14 preferido, através de uma abertura 36 (e. g., um orifício de passagem) formada no portador 20. Deste modo, as extensões 34, a tampa 30 ou ambos, ajustam o fixador 24 ao portador 20.

De um modo geral, a formação do elemento 10 inclui dar forma ao portador 20 numa configuração desejada, aplicação do material 22 expansível ao portador 20 e, opcionalmente, dependendo da configuração, ligação dos fixadores 24 ao portador 20, ao material 22 expansível ou ambos. Deve reconhecer-se que no âmbito desta aproximação geral, o elemento 10 ilustrado pode ser formado utilizando uma variedade de técnicas mais específicas. Contudo, para fins exemplificativos é descrita em pormenor uma técnica preferida.

De acordo com a técnica preferida, é proporcionado material (i. e., material em filme) para o portador 20, sob a forma de uma tira alongada, para uma matriz de extrusão de modo contínuo. Ao mesmo tempo, o material 22 expansível sai de um extrusor para a mesma matriz de extrusão também de modo contínuo. Como a tira alongada e o material expansível são alimentados e passados na matriz de extrusão (e. g. , por co-extrusão), o material expansível contacta intimamente e adere à tira alongada com uma configuração da secção, como mostrada na Fig. 2. Se desejado, a parte da tira alongada sobre a qual o material expansível é extrudido pode ser perfurada (e. g., inclui um ou mais orifícios de passagem) para melhorar a força da ligação entre o material expansível e o material portador.

Após extrusão, a tira e o material expansível são cortados com comprimentos pré-determinados, que correspondem a um comprimento do elemento 10. A formação das aberturas 36 no portador 20 ou no material portador podem ser efectuados por 15 corte, puncionamento ou qualquer outra técnica adequada. As aberturas 36 para os fixadores 24 podem ser formadas no portador 20 ou no material portador antes ou após a extrusão do material expansível sobre a tira de material portador. Além disso, os fixadores 24 podem ser inseridos nas aberturas 36 antes ou após a extrusão. Dependendo da ordem dos passos, o elemento pode ser completamente formado quando a tira alongada e o material expansível são cortados com comprimentos pré-determinados ou depois disto. O portador 20 é montado numa estrutura 14 na Fig. 3 ligando os fixadores 24 à estrutura 14. Na forma de realização particular ilustrada, a parte 32 alongada de cada um dos fixadores 24 prolonga-se para uma abertura 40 respectiva (e. g., cavidade, orificio de passagem ou semelhantes) na estrutura 14 do veiculo automóvel. Por inserção, as extensões 34 dos fixadores 24 ajustam os fixadores 24 à estrutura 14, fixando assim os fixadores 24, o portador 20 e o material 22 expansível à estrutura 14. Com vantagem, como mostrado na Fig. 3, a flexibilidade do portador 20 permite que o portador se dobre ou enrole para permitir a ligação dos fixadores 24 à estrutura 14. Além disso, está contemplado que, para a estrutura que inclui superfícies com contornos, o portador pode flectir ou dobrar para se adaptar a essas superfícies.

Uma vez montado na estrutura 14, o material 22 expansível é exposto ao calor que é, de um modo preferido, embora não necessariamente, proporcionado durante uma operação de revestimento ou pintura realizada no veículo automóvel. Por sua vez, o calor activa o material 22 expansível a expandir (e. g. espuma) de modo que o material 22 expansível contacte, molhe e adira às superfícies 42, 44, 46 da estrutura 14 que define a 16 cavidade 12. Deste modo, é formado um sistema que inclui a estrutura 14 definindo a cavidade 12 e incluindo o material 22 expansível num estado expandido, enchendo assim , pelo menos, parcialmente a cavidade 12 para vedar, abafar ou reforçar a estrutura 14. De um modo preferido, o material 22 expansível (e. g. , a secção transversal mostrada) preenche substancialmente, inteiramente, a totalidade de uma ou mais secções transversais da cavidade 12 para vedar a cavidade 12, de modo que não fiquem aberturas disponíveis, evitando assim a passagem de detritos, água, som, ar ou uma sua combinação através da cavidade 12.

Como segundo exemplo é agora feita referência às Fig. 4-6, que ilustram outro elemento 50 exemplificativo configurado para ser colocado dentro de uma cavidade 52 de uma estrutura 54 de um veiculo automóvel (não mostrado) para formar um sistema de abafamento, vedação ou reforço em conjunto com a estrutura 54 do veículo automóvel. Como será entendido, o elemento 50 pode ser adequado para ser colocado numa variedade de cavidades para reforçar, abafar ou vedar uma variedade de estruturas no veículo automóvel. Para fins de ilustração, o elemento 50 é mostrado como estando montado numa estrutura 54 de pilar de um veículo automóvel, embora se deva entender que o elemento 50 possa ser montado numa variedade de estruturas automóveis (e. g. , elementos da carroçaria, elementos da armadura ou semelhantes) ou uma variedade de estruturas de outros artigos de produção. 0 elemento 50 é mostrado como alongado, mas pode ser encurtado se desejado ou necessário. Geralmente, o elemento 50 inclui um portador 60 com um material 62 expansível aí disposto. O elemento 50 inclui também um fixador 64 ligado ao portador 60. 17 0 portador 60 inclui uma base 70 que é substancialmente plana e geralmente rectangular. 0 portador 60 inclui também extensões 72 opcionais que se prolongam a partir da base 70.

Um especialista será capaz de pensar numa variedade de fixadores adequados para serem utilizados no elemento 50 das Fig. 4-6. O fixador 64 mostrado é compreendido por um par de primeiras extensões 80 e um par de segundas extensões 82.

Contudo, está contemplado que o fixador 64 pode ser formado com apenas uma primeira extensão, uma segunda extensão ou ambas.

Como mostrado, uma das primeiras extensões 80 prolonga-se de um primeiro lado da base 70 e uma das primeiras extensões 80 prolonga-se de um segundo lado da base 70 . Ambas as primeiras extensões 80 são ilustradas como com contornos (e. g., arqueados), pelo menos, parcialmente para um vértice 84 da base 70. Cada uma das segundas extensões 82 prolongam-se a partir do vértice 84 da base 70, respectivamente, em direcção a uma das primeiras extensões 80 diferente, contudo, está contemplado que as primeiras extensões, as segundas extensões ou ambas se podem prolongar em diferentes direcções e podem prolongar-se em localizações diferentes das descritas. Nas Fig. 4-6, existe apenas um fixador 64 que é geralmente co-extenso com a base 70. Contudo, está contemplado que o fixador 64 pode ser intermitente e pode, portanto, formar fixadores múltiplos. Alternativamente, pode ser empregue um fixador que não seja substancialmente co-extenso com a base 70. 0 material 62 expansível pode ser qualquer um dos materiais expansíveis aqui divulgados. O material expansível 62 é um material que experimenta níveis relativamente elevados de expansão após exposições a temperaturas entre cerca de 148,49 °C a 204, 44 °C (cerca de 300 °F a 400 °F) (i. e., temperaturas 18 nas tipicamente experimentadas nas operações de pintura e revestimento de automóveis). Como consequência, o material 62 expansível preferido é configurado para ter uma expansão volumétrica de, pelo menos, 1500%, de um modo mais preferido, pelo menos, 2000%, de um modo ainda mais preferido, pelo menos, 2500% e, de um modo ainda mais preferido, pelo menos 3000%, do seu volume original ou não expandido. O material 62 expansível toma geralmente a forma de uma configuração cilíndrica, mas pode ser formado como desejado ou necessário dependendo da aplicação do elemento. 0 material 62 expansível está disposto em duas superfícies opostas da base 70 do portador 60 e encerra substancialmente um vértice alongado do portador 60. De facto está contemplado que o material pode ser disposto de outro modo sobre o portador 60.

De um modo geral, a formação do elemento 50 inclui dar forma ao portador 60, ao fixador 6 4 ou ambos numa configuração desejada e aplicação do material 62 expansível ao portador 60. Deve ser reconhecido que no âmbito desta aproximação geral, o elemento 50 ilustrado pode ser formado utilizando uma variedade de técnicas mais especificas. Contudo, para fins exemplificativos, é descrita em pormenor uma técnica preferida. De um modo preferido, o fixador 64, as extensões 80, 82 do fixador 64, as extensões 72 da base 70, a base 70 ou uma sua combinação, são integralmente formados (e. g. extrudidos, moldados ou semelhantes) de um único material.

De acordo com a técnica preferida, o material (í. e., nylon) para o portador 60 é proporcionado a um extrusor (e. g., extrusor de fuso duplo) e extrudido através de uma primeira matriz para produzir um extrudido com a configuração da secção 19 do portador 60, como mostrado na Fig. 5. Depois disto, ou ao mesmo tempo, o material 62 expansível é também emitido de um extrusor (o mesmo extrusor ou um diferente) e ambos, o extrudido do portador e o extrudido do material expansível ou alimentados a uma segunda matriz de extrusão (de um modo preferido, numa operação de extrusão de matriz cruzada) de modo continuo ou não continuo. Dado que ambos, a tira alongada e o material expansível, são alimentados a e através da matriz de extrusão, o material expansível contacta intimamente e adere ao extrudido do portador na configuração seccional mostrada na Fig. 2. Se desejado, a parte do extrudido sobre a qual o material expansível é extrudido pode ser perfurada para melhorar a força de ligação entre o material expansível e o material portador.

De um modo geral, pode ser empregue uma variedade de extrusores para formar os elementos, os materiais, as portadoras, os fixadores, uma sua combinação ou semelhantes, de acordo com a presente invenção. De acordo com uma forma de realização preferida da invenção, o extrusor empregue é um extrusor monofuso, que pode ser também conhecido como um malaxador, um malaxador contínuo ou um co-malaxador, mas pode ser um extrusor de fuso múltiplo (e. g. extrusor de fuso duplo). Quando utilizado, o extrusor monofuso inclui, de um modo preferido, um parafuso segmentado único com lanços em parafuso interrompidos e pinos estacionários, ambos localizados no tambor do extrusor. Em funcionamento, o extrusor monofuso realiza, de um modo preferido, uma mistura do tipo distributiva em qualquer material que forma um componente desejado da presente invenção. Como exemplo, essa mistura pode ser obtida fazendo com que o parafuso rode e faça andar para a frente e para trás ao mesmo tempo, de modo que o material seja misturado devido à bombagem 20 para diante mas o material é também dividido de cada vez que passa um pino, para provocar a mistura do tipo distributivo.

Com vantagem, o extrusor monofuso, a mistura distributiva, ou ambos, podem proporcionar uma intermistura suficiente dos ingredientes de material enquanto conferem baixa energia ao material mantendo e aplicando assim, o material a uma baixa temperatura. Por sua vez, podem ser empregues agentes de activação mais reactivos ou com menor temperatura de activação, activadores do agente de expansão ou ambos, particularmente para materiais expansíveis. Como exemplo, está contemplado que esse extrusor pode manter e pode aplicar material a temperaturas de menos de cerca de 150 °C, de um modo mais preferido, de menos do que cerca de 120 °C e, de um modo ainda mais preferido, menos do que cerca de 70 °C. Como vantagem adicional, está contemplado que esse extrusor tem menos probabilidade de rasgar cargas de reforço, tais como fibras de carbono, fibras de vidro, fibras de nylon ou pasta de aramida permitindo, deste modo, a formação de um material com maior integridade.

Após extrusão, o extrudido de portador e o material expansível são, de um modo preferido, cortados com comprimentos pré-determinados, que correspondem a um comprimento do elemento 50. Nesta junção, o elemento 50 é substancialmente formado, como mostrado nas Fig. 4-6. Para formar o elemento 50 com fixadores múltiplos ou com um ou mais fixadores que não são co-extensos com o material 62 expansível, as partes do fixador 64, a base 70, ou ambos, podem ser cortados e, opcionalmente, reciclados através do extrusor. É mostrado na Fig. 7 um exemplo desse elemento tendo dois fixadores 64(a), que operam do mesmo modo que o fixador 64 das Fig. 4-6. 21

Novamente com referência às Fig. 4-6, o portador 60 é montado na estrutura 54 da Fig. 6 ligando o(s) fixador (es) 64 à estrutura 54. O par de segundas extensões 82 e uma parte da base 70 são prolongados através de uma abertura 90 (e. g., um orificio de passagem) na estrutura 54. De um modo preferido, as extensões 82 são flectidas, uma em direcção à outra, à medida que são feitas passar através da abertura 90 até estarem inteiramente dentro da abertura 90, de modo que as extensões 82 possam estar afastadas uma da outra e fixem o elemento 50 à estrutura 54 . Após se efectuar essa fixação, o par de primeiras extensões 80 está, de um modo preferido, em contacto com uma superfície 92 interior da estrutura 54 e as segundas extensões 82 estão em contacto com uma superfíc ie exterior 94 da estrutura 54 limitando, deste modo, o movimento da base 70 e o resto do elemento 50 em relação à estrutura 54.

Uma vez montado na estrutura 54, o material 62 expansível é exposto ao calor, que é, de um modo preferido, embora não necessariamente, proporcionado durante uma operação de pintura ou revestimento realizada no veículo automóvel. Por sua vez, o calor activa o material 62 expansível para expandir (e. g., espuma) de modo que o material 62 expansível contacte, molhe e adira às superfícies 92 da estrutura 54 que definem a cavidade 52. Deste modo, é formado um sistema que inclui a estrutura 54 que define a cavidade 52 e que inclui o material 62 expansível numa condição expandida enchendo, pelo menos parcialmente, a cavidade 52 para vedar, abafar ou reforçar a estrutura 54. De um modo preferido, o material 62 expansível abrange inteiramente, substancialmente, uma ou mais secções transversais(e. g., a secção transversal mostrada é a Fig. 6) da cavidade 52 para vedar a cavidade 52 de modo que não fiquem 22 aberturas disponíveis, proibindo assim a passagem de detritos, ar, água, som ou semelhantes através da cavidade 52.

Está contemplado que um elemento pode incluir uma ou mais extensões para auxiliar a guiar a expansão do material expansível. Por exemplo, na Fig.8, está ilustrado o elemento 50 das Fig. 4-6, em que uma das primeiras extensões 80 inclui uma outra extensão 100 que se prolonga num ângulo em relação, à primeira extensão 80 e, geralmente, oposta em relação ao material 62 expansível.

Com referência às Fig. 9 e 10, é ilustrado um elemento 110 tendo um portador 112 que inclui um fixador 114 magnético e um material 116 expansível disposto sobre o portador 112. Na forma de realização mostrada, o portador 112 é formado como uma tira de um material plástico tendo o fixador 114 magnético disposto sobre o portador 112 como uma tira magnética. Contudo, está contemplado que o portador 112 e o fixador 114 podem incluir apenas uma tira magnética uma vez que estes são o mesmo. Como outra alternativa, está contemplado que o fixador 114 possa ser um material magnético (e. g., partículas), que é intermisturado com o material 116 expansível.

Para formar o elemento 110, o material 116 expansível pode ser aplicado ao portador 112, ao fixador 114 de acordo com uma variedade de técnicas manuais, semi-automáticas ou completamente automatizadas. Por exemplo, o material 116 expansível e o portador 112, o fixador 114 ou ambos podem ser co-extrudidos ou extrudidos em matriz cruzada, de acordo com uma das técnicas descritas para os elementos descritos acima. 23

Para aplicação do elemento 110 a uma estrutura 120, como mostrado na Fig. 10, o fixador 114 (i. e., o material magnético) é exposto a uma superfície (e. g., uma superfície metálica) da estrutura 120 à qual o fixador está magneticamente ligado. Por sua vez, o fixador 114 segura o material 116 expansível no lugar (e. g., numa cavidade 122) até se expandir, como descrito em relação às outras formas de realização anteriores.

Além do material magnético, está também contemplado, como discutido acima, que pode ser empregue um material sensível à pressão (e. g., um material adesivo pegajoso, uma fita adesiva dupla ou semelhantes) em vez do material magnético como o fixador do elemento. Nessa forma de realização, o material sensível à pressão pode ser aplicado ao material expansível através de qualquer um dos métodos aqui discutidos (e. g., co-extrusão, métodos manuais ou automáticos ou semelhantes) . Além disso, o material sensível à pressão pode ser empregue para segurar (e. g., segurar adesivamente) o elemento a uma estrutura de um modo semelhante ou do mesmo modo que o que é utilizada para o material magnético.

Elementos Alternativos

Como previamente discutido, o fixador, o portador e o material expansível podem ser formados numa variedade de configurações de acordo com a presente invenção. Para fins exemplificativos, várias destas formas e configurações são ilustradas nas Fig. 11A-18C. O portador será tipicamente formado com um perfil que pode ser um perfil de extrusão (i. e. um perfil dependente da matriz 24 através da qual o material portador é extrudido) ou um perfil baseado no tipo de material utilizado pelo portador e o modo em que o material é proporcionado. De um modo geral, está contemplado que as dimensões do perfil do portador podem alterar-se (e. g., tornar-se mais espessas ou mais finas) em diferentes secções consideradas ao longo de uma dimensão (e. g., um comprimento ou outra dimensão substancialmente perpendicular ao perfil) do portador, mas tipicamente as dimensões permanecem substancialmente uniformes.

Como mostrado, respectivamente, nas Fig. 11A-11B, o portador pode ter um perfil rectilíneo, um perfil anguloso, um perfil arqueado uma sua combinação ou semelhantes. Como mostrado, respectivamente, nas Fig. 12A-12C, o portador pode ter um perfil em forma de L, um perfil em forma de S, um perfil em forma de C, um perfil formado de acordo com qualquer outra letra do alfabeto, uma sua combinação ou semelhantes. Como mostrado, respectivamente, nas Fig. 13A-13C, está ainda contemplado que o portador possa ter um perfil em zig-zag, um perfil ondulado, um perfil oblongo, uma sua combinação ou semelhantes. De facto, estes perfis são mostrados apenas para fins exemplificativos e não pretendem, de nenhum modo, limitar a forma do portador. 0 material expansível, como o portador, será também tipicamente formado com um perfil, que pode ser um perfil de extrusão (i. e., um perfil dependente da matriz através da qual o material expansível é extrudido) ou um perfil baseado no tipo de material utilizado para o material expansível e o modo em que o material expansível é proporcionado. De um modo geral, está contemplado que as dimensões do perfil do material expansível podem alterar-se (e. g. , tornar-se mais espessas ou mais finas) em diferentes secções consideradas ao longo de uma dimensão 25 (e. g. um comprimento ou outra dimensão substancialmente perpendicular ao perfil) do material expansível, mas tipicamente as dimensões permanecem substancialmente uniformes.

Como mostrado, respectivamente, nas Fig. 14A-14B, o material expansível pode ter um perfil triangular, um perfil em forma de diamante, um perfil circular, uma sua combinação ou semelhantes. Como mostrado, respectivamente nas Fig. 15A-15C, o material expansível pode ter um perfil não geométrico, um perfil quadrado, um perfil rectangular, uma sua combinação ou semelhantes. Como mostrado, respectivamente, nas Fig. 16A-16B, está ainda contemplado que o material expansível pode ter um perfil com uma parte 200 de base maior ligada a um portador e uma parte 202 de extensão menor que se prolonga a partir desta, uma parte 204 de extensão ligada a um portador e prolongando-se para uma parte 206 de base maior. Na Fig. 16C, é ilustrado um perfil de um material expansível tendo uma parte 208 de base central e uma pluralidade de extensões 210, que podem auxiliar a colocação e/ou fixação do material expansível (e. g. numa cavidade). De facto, estes perfis são mostrados apenas para fins exemplificativos e de nenhum modo pretendem limitar a forma do portador. O fixador, particularmente quando utilizado para formar um encaixe, tipicamente, incluirá uma ou mais protuberâncias ou extensões, que se podem prolongar a partir de uma parte do fixador, uma parte do portador, uma parte do material expansível ou uma sua combinação para efectuar o encaixe. Como mostrado, respectivamente, nas Fig. 17A-17B o fixador pode incluir uma extensão, múltiplas extensões ou uma parte mais espessa única (e. g. mostrado como uma protuberância bulbosa). Como mostrado, respectivamente, nas Fig. 18A-18C o fixador pode incluir 26 qualquer protuberância anelar única, pode ser roscado ou pode incluir protuberâncias anelares múltiplas. Novamente, estas configurações do fixador são mostradas apenas para fins exemplificativos e não pretendem, de nenhum modo, limitar a configuração do fixador.

Em alternativas adicionais está contemplado que o elemento pode incluir várias massas separadas de material expansível e as massas podem ser configuradas para se expandirem volumetricamente na mesma quantidade ou em quantidades diferentes umas em relação às outras. Como exemplo, a Fig. 19A ilustra um elemento 250 que inclui um portador 252 de filme polimérico com uma primeira massa 256 de material expansível num lado 258 do portador 252 e uma segunda massa 260 de material expansível noutro lado 262 oposto do portador 252. Pode ser também visto que o elemento inclui um ou mais fixadores mostrados como um pino 266 de empurrar que se prolonga através de uma ou mais aberturas numa parte 268 central do portador 252, entre as duas massas 256, 260 de material expansível. A Fig. 19B ilustra um elemento 280 que inclui um portador 282 de filme polimérico com uma primeira massa 284, uma segunda massa 286 e uma terceira massa 288 de material expansível. O portador 282 é formado por um primeiro filme 292 polimérico e um segundo filme 294 polimérico. Como pode ser visto, a segunda massa 286 de material expansível está encaixada entre a primeira massa 284 de material expansível e a terceira massa 288 de material expansível e também encaixada entre o primeiro filme 292 polimérico e o segundo filme 294 polimérico.

Noutra alternativa mostrada na Fig. 20, existe um elemento 300 tendo um portador 302 que é um filme polimérico e está substancialmente encerrado dentro de uma massa 306 de material 27 expansível, mostrando um ou mais fixadores como pinos 308 de empurrar que se prolongam através do portador 302 e a massa 306 do material expansível.

Ainda noutra alternativa mostrada na Fig. 21 existe um elemento 320 tendo um portador 322 de filme polimérico que está dobrado sobre si próprio de modo que o portador 322 fique enrolado à volta da massa 326 de material expansível. Uma pluralidade de aberturas mostradas como orifícios 330 de passagem prolongam-se através do portador 322 na parte do portador 322 que está enrolada à volta e envolve a massa 326 de material expansível. Além disso, um ou mais fixadores mostrados como pinos 336 de empurrar prolongam-se através de duas camadas do portador 322 de filme polimérico. Com vantagem, a massa 326 do material expansível, após expansão, pode fluir através dos orifícios 330 de passagem para aderir às paredes de uma estrutura.

EXEMPLO DE MATERIAL PREFERIDO

Embora vários dos materiais expansíveis preferidos tenham sido aqui divulgados, é divulgado abaixo um material expansível particularmente preferido. O material expansível pode ser utilizado como parte do elemento ou separadamente. O material expansível expande-se, de um modo preferido, após activação por calor ou outra condição. De um modo preferido, embora não requerido, o material expansível pode apresentar níveis relativamente elevados de expansão ao mesmo tempo que mantém a homogeneidade da expansão e/ou sem experimentar falha de coesão. Além disso, verificou-se que o material expansível é particularmente útil em aplicações, tais como para proporcionar 28 absorção sonora, abafamento ou vedação a artigos de produção, tais como veículos automóveis.

Numa aplicação típica, o material expansível pode auxiliar o fornecimento de abafamento, adesão, vedação, propriedades de amortecimento acústico, reforço ou uma sua combinação, dentro de uma cavidade ou sobre uma superfície de uma estrutura, ou dois ou mais elementos (e. g., um painel da carroçaria ou um elemento da estrutura) automóvel). de um artigo de produção (e. g. , um veículo 0 material expansível inclui, de um modo preferido, uma combinação de três ou mais dos componentes seguintes: (a) até cerca de 85 partes em peso de uma mistura de material polimérico, tais como uma mistura de acrilatos, acetatos ou semelhantes; (b) até cerca de 20 partes em peso de resina epóxida; (c) até cerca de 20 partes em peso de um espessante, tal como uma resina de hidrocarbonetos; (d) até cerca de 25 partes em peso de um agente de expansao; (e) até cerca de 10 partes em peso de um agente de cura; e (f) até cerca de 40 partes em peso de carga.

As percentagens referem-se a percentagens em peso, a menos que indicado em contrário. 29

Mistura de Material Polimérico 0 material expansível preferido inclui, tipicamente, uma mistura de material polimérico, que pode incluir uma variedade de diferentes polímeros, tais como termoplásticos, elastómeros, combinações de plastómeros ou semelhantes. Por exemplo, e sem limitação, os polímeros que podem ser adequadamente incorporados na mistura polimérica incluem polímeros halogenados, policarbonatos, policetonas, uretanos, poliésteres, silanos, sulfonas, alilos, olefinas, estirenos, acrilatos, metacrilatos, epóxidos, silicones, fenólicos, borrachas, poli(óxidos de fenileno), tereftalatos, acetatos (e. g. EVA), acrilatos, metacrilatos (e. g., polímero de etileno-acrilato de metilo) ou suas misturas. Outros materiais poliméricos potenciais podem ser ou podem incluir, sem limitação, poliolefina (e. g. , polietileno, polipropileno), poliestireno, poliacrilato, poli(óxido de etileno), poli(etilenoimina), poliéster, poliuretano, polisiloxano, poliéter, polifosfazina, poliamida, poliimida, poliisobutileno, poliacrilonitrilo, poli(cloreto de vinilo), poli(metacrilato de metilo), poli(acetato de vinilo), poli(cloreto de vinilideno), politetrafluoroetileno, poliisopreno, poliacrilamida, ácido poliacrílico, polimetacrilato. A mistura polimérica compreende, tipicamente, uma parte substancial do material expansível (e. g., até 85% em peso ou mais). De um modo preferido, a mistura polimérica compreende cerca de 25% a cerca de 85%, de um modo mais preferido, cerca de 40% a cerca de 75% e, de um modo ainda mais preferido, cerca de 50% a cerca de 70% em peso do material expansível. 30

Embora não seja requerido, é preferido para a mistura polimérica incluir um ou mais acrilatos. Os acrilatos podem incluir, por exemplo , acrilato simples, acrilato de metilo, acrilato de etilo, acrilato de butilo, acrilato de vinilo, copolímeros ou suas combinações, ou semelhantes. Além disso, qualquer um destes acrilatos pode incluir outros grupos químicos, tais como epoxi, etileno, butileno, penteno, ou semelhantes, para formar compostos, tais como acrilato de etileno, metilacrilaro de etileno e assim por diante e, além disso, para formar copolímeros ou suas combinações, ou semelhantes. Quando incluído, o um ou mais acrilatos compreendem, tipicamente, cerca de 20% ou menos, até cerca de 95% ou mais, de um modo mais preferido, cerca de 40% a cerca de 85% e, de um modo ainda mais preferido, cerca de 55% a cerca de 75% em peso da mistura polimérica.

Um acrilato preferido é um copolímero de acrilato de butilo e acrilato de metilo e, mais particularmente, um copolímero de butilacrilato de etileno e metilacrilato de etileno. Um exemplo desse copolímero é vendido sob o nome comercial de LOTRYL 35BA40 e está comercialmente disponível de ATOFINA Chemical, Inc., 2000 Market Street, Filadélfia, PA 19103. Outro acrilato preferido é um copolímero de acrilato modificado (e. g. epoxidado) com epóxido. Um exemplo desse copolímero é vendido sob o nome comercial de ELVALOY 4170 e está comercialmente disponível de E.I. Dupont de Nemours and Company, 1007 Market Street, Wilmington, Delaware 19898. É também preferido, embora novamente não requerido, que a mistura polimérica inclua um ou mais acetatos. Os acetatos podem incluir, por exemplo, acetato, acetato de metilo, acetato de 31 etilo, acetato de butilo, acetato de vinilo, copolímeros ou suas combinações, ou semelhantes. Além disso, qualquer um destes acetatos pode incluir outros grupos químicos, tais como epoxi, etileno, butileno, penteno ou semelhantes, para formar compostos, tais como acrilato de etileno, metilacrilato de etileno e assim por diante e, além disso, para formar copolímeros ou suas combinações, ou semelhantes. Quando incluído, o um ou mais acetatos compreendem, tipicamente, cerca de 5% ou menos, a cerca de 50% ou mais. De um modo mais preferido, cerca de 7% a cerca de 35% e, de um modo ainda mais preferido, cerca de 15% a cerca de 25% em peso da mistura polimérica.

Um acetato preferido é o etileno-acetato de vinilo (EVA). Um exemplo desse acetato é um EVA, com um teor de etileno relativamente elevado, vendido sob o nome comercial de ESCORENE UL-7760, comercialmente disponível de ExxonMobil Chemical, 13501 Katy Freeway, Houston, XX 77079-1398. Outro exemplo desse acetato é um EVA, de relativamente baixo peso molecular/baixo índice de fusão, vendido sob o nome comercial de ESCORENE UL-MV02514, comercialmente disponível de ExxonMobil Chemical, 13501 Katy Freeway, Houston, TX 77079-1398.

Resina Epóxida A resina epóxida é aqui utilizada para significar qualquer dos materiais epóxidos convencionais diméricos, oligoméricos ou poliméricos, contendo, pelo menos, um grupo funcional epóxido. Os materiais à base de polímero podem ser materiais contendo epóxido tendo um ou mais anéis oxirano polimerizáveis por uma reacção de abertura de anel. 0 material expansível pode incluir 32 até cerca de 20% de uma resina epóxida. De um modo mais preferido, o material expansível inclui entre cerca de 0,1% e 10% em peso de resina epóxida. O epóxido pode ser alifático, cicloalifático, aromático ou semelhantes. O epóxido pode ser fornecido sob a forma de um sólido (e. g. em peletes, pedaços, peças ou semelhantes) ou de um liquido (e. g. uma resina epóxida). 0 epóxido pode incluir um copolímero ou terpolímero de etileno, que pode ter uma alfa-olefina. Como copolímero ou terpolímero, o polímero é composto por dois ou três monómeros diferentes, í. e., moléculas pequenas com elevada reactividade química, que são capazes de se ligarem com moléculas semelhantes.

De um modo preferido é adicionada uma resina epóxida ao material expansível para aumentar propriedades, tais como adesão, coesão ou semelhantes, do material. Além disso, a resina epóxida pode fortalecer a estrutura celular quando o material expansível for um material que forma espuma. Uma resina epóxida exemplificativa pode ser uma resina fenólica, que pode ser uma resina do tipo novolaca ou de outro tipo. Outros materiais preferidos contendo epóxido podem incluir um polímero de éter epicloro-hidrina de bisfenol-A ou uma resina epóxida de bisfenol-A que pode ser modificada com butadieno ou outro aditivo polimérico.

Agente de adesividade

Uma variedade de agentes de adesividade ou de adesão pode ser incluída no material expansível. Os agentes de adesividade exemplificativos incluem, sem limitação, resinas, resinas 33 fenólicas (e. g., resinas fenólicas termoplásticas), resinas aromáticas, borrachas sintéticas, álcoois ou semelhantes. De acordo com uma forma de realização preferida, uma resina 9 de hidrocarbonetos (e. g. , uma resina C5, uma resina C9, uma sua combinação ou semelhantes) é empregue como agente de adesividade. A resina de hidrocarboneto pode ser saturada, insaturada ou parcialmente insaturada (i. e. ter 1, 2, 3 ou mais graus de insaturação). Um exemplo de uma resina de hidrocarbonetos preferida é uma resina de cumarona indeno. Outro exemplo de uma resina de hidrocarboneto preferida é vendida sob o nome comercial NORSELENE® S-105 e está comercialmente disponível de Sartomer Company, Inc., 502 Thomas Jones Way, Exton, PA 19341.

Quando utilizado, o agente de adesividade compreende, de um modo preferido, 0,1% ou menos, a cerca de 30% ou mais , de um modo mais preferido, cerca de 2% a cerca de 25% e, de um modo ainda mais preferido, cerca de 6 % a cerca de 20% em peso do material expansível. Com vantagem, o agente de adesividade pode ser capaz de auxiliar a controlar as velocidades de cura para produzir uma expansão mais consistente ou previsível do material expansível.

Agente de Expansão

Um ou mais agentes de expansão podem ser adicionados ao material expansível para produzir gases inertes que formem, como desejado, uma estrutura celular aberta e/ou fechada dentro do material expansível. Deste modo, pode ser possível baixar a densidade dos artigos fabricados a partir do material. Além disso, o material de expansão ajuda a melhorar a capacidade de 34 vedação, a capacidade de molhar o substrato, a adesão a um substrato, o amortecimento acústico, suas combinações ou semelhantes. 0 agente de expansão pode incluir um ou mais grupos contendo azoto, tais como amidas, aminas e semelhantes. Os exemplos de agentes de expansão adequados incluem azodicarbonamida, dinitrosopentametilenotetramina, 4,4-oxi-bis-(benzenosulfonil-hidrazida) , tri-hidrazinotroazina e N,N-dimetil-N,N-dinitroso-tereftalamida.

Um acelerador dos agentes de expansão pode ser também proporcionado no material expansível. Podem ser utilizados vários aceleradores para aumentar a velocidade à qual os agentes de expansão actuam a partir de gases inertes. Um acelerador de agente de expansão preferido é um sal metálico ou é um óxido, e. g. um óxido metálico, tal como óxido de zinco. Outros aceleradores preferidos incluem tiazoles ou imidazoles modificados ou não modificados, ureias ou semelhantes.

As quantidades de agentes de expansão e de aceleradores de agente de expansão podem variar amplamente no material expansível dependendo do tipo da estrutura celular desejada, da quantidade desejada de expansão do material expansível, da velocidade desejada de expansão e semelhantes. Os exemplos de gamas de quantidades de agentes de expansão, aceleradores de agentes de expansão ou ambos em conjunto no material expansível, variam de cerca de 0,1% em peso a cerca de 25%, de um modo mais preferido, cerca de 2% a cerca de 20% e, de um modo ainda mais preferido, cerca de 7% a cerca de 15% em peso do material expansível. 35

De um modo preferido, a formulação é activada termicamente. Contudo, podem ser empregues outros agentes para realizar a activação por outros meios, tais como humidade, radiação ou de outro modo.

Agente de Cura

Podem ser adicionados um ou mais agentes de cura e/ou aceleradores de agente de cura ao material expansível. As quantidades de agentes de cura e aceleradores de agente de cura, podem, como agentes de expansão, variar amplamente dentro do material expansível dependendo do tipo de estrutura celular desejado, da quantidade desejada da expansão do material expansível, da velocidade desejada de expansão, das propriedades estruturais desejadas do material expansível e semelhantes. As gamas de quantidades eficazes exemplificativas dos agentes de cura, aceleradores do agente de cura, de ambos em conjunto, presentes no material expansível variam de cerca de 0% em peso a cerca de 7% em peso.

De um modo preferido, os agentes de cura auxiliam o material expansível a curar por reticulação dos polímeros, resinas epóxidas (e. g. reagindo em quantidades em excesso estequiometricamente do agente de cura com os grupos epóxido nas resinas) ou ambos. É também preferido que os agentes de cura auxiliem a termoendurecer o material expansível. As classes úteis de agentes de cura são materiais seleccionados de aminas alifáticas ou aromáticas ou dos seus respectivos aductos, amidoaminas, poliamidas, aminas cicloalifáticas (e. g., anidridos, poliésteres policarboxílicos, isocianatos, resinas de base fenólica (tais como, resinas novolaca fenólicas ou de 36 cresol, copolímeros, tais como copolímeros de fenol-terpeno, polivinilo-fenol ou bisfenol A-formaldeído, bis-hidroxifenilalcanos ou semelhantes), peróxidos ou suas misturas. Os agentes de cura preferidos particulares incluem poliaminas ou poliamidas modificadas ou não modificadas, tais como trietilenotetramina, dietilenotriamina, tetraetilenopentamina, cianoguanidina, dicianodiaminas e semelhantes. Pode ser também proporcionado um acelerador dos agentes de cura (e. g., uma ureia modificada ou não modificada, tal como metilenodifenil-bis-ureia, um imidazole ou uma sua combinação) para preparar o material expansível.

Embora possam também ser possíveis tempos de cura mais longos, são possíveis tempos de cura inferiores a 5 minutos e mesmo inferiores a 30 segundos para a formulação da presente invenção. Além disso, esses tempos de cura podem depender da aplicação de energia adicional (e. g. , calor, luz, radiação) ao material ou do facto do material ser curado à temperatura ambiente.

Carga 0 material expansível pode também incluir uma ou mais cargas incluindo, mas não limitado a, materiais sob a forma de partículas (e. g. pó), esferas, microesferas, nanopartícuias ou semelhantes. De um modo preferido, a carga inclui um material com relativamente baixa densidade que é, de um modo geral, não reactivo com outros componentes presentes no material expansível. 37

Os exemplos de cargas incluem sílica, terra de diatomáceas, vidro, argila, talco, pigmentos, corantes, esferas ou bolhas de vidro, fibras cerâmicas de carbono, antioxidantes e semelhantes. Essas cargas, particularmente argilas, podem auxiliar o material expansível a auto-nivelar-se durante o fluxo do material. As argilas que podem ser utilizadas como cargas podem incluir nanopartículas de argila e/ou argilas do grupo de caulinite, ilite, cloritem, esmecitite ou sepiolite, que podem ser calcinadas. Os exemplos de cargas adequadas incluem, sem limitação, talco, vermiculite, pirofilite, sauconite, saponite, nontronite, montmorilonite ou suas misturas. As argilas podem incluir quantidades menores de outros ingredientes, tais como carbonatos, feldspatos, micas e quartzo. As cargas podem também incluir cloretos de amónio, tais como cloreto de dimetilamónio e cloreto de dimetilbenzilamónio. Pode ser também empregue dióxido de titânio.

Uma ou mais cargas do tipo mineral ou rocha, tal como carbonato de cálcio, carbonato de sódio ou semelhantes podem ser utilizadas como cargas. Podem ser utilizados como cargas minerais de silicatos, tal como mica. Verificou-se que, além da realização das funções normais de uma carga, os minerais de silicatos e mica, em particular, melhoraram a resistência ao impacto do material expansível curado.

Quando empregues, as cargas no material expansível podem variar de 1% a 90% em peso do material expansível. De acordo com algumas formas de realização, o material expansível pode incluir de cerca de 3% a cerca de 30% em peso e, de um modo mais preferido, cerca de 10% a cerca de 20% em peso de argilas ou cargas semelhantes. 38

Está contemplado que uma das cargas ou outros componentes do material podem ser tixotrópicos para auxiliar o controlo do fluxo do material assim como propriedades, tais como a resistência à tracção, à compressão ou ao cisalhamento.

Outros Aditivos

Outros aditivos, agentes ou modificadores de desempenho podem ser também incluídos no material expansível como desejado, incluindo, mas não limitados a, agentes resistente aos UV, um retardador de chama, um modificador de impacto, um estabilizador de calor, um fotoiniciador de UV, um agente de cor, um auxiliar de processamento, um antioxidante, um lubrificante, um co-agente, um agente de reforço (e. g. vidro estilhado ou contínuo, fibra de vidro, cerâmica e fibras cerâmicas, fibras de aramida, polpa de aramida, fibra de carbono, fibra de acrilato, fibra de poliamida, fibras de polipropileno, suas combinações ou semelhantes). Pode ser empregue um co-agente de acrilato para aumentar a densidade de cura. Está também contemplado que o material expansível pode incluir cerca de 0,10 a cerca de 5,00 por cento em peso de um antioxidante, tal como um propionato (e. g. tetraquis(3-(3,5-di-terc-butil-4-hidroxifenil)propionato de pentaeritritol) para auxiliar a controlar a oxidação, a velocidade de cura ou ambos. Um exemplo de um tal antioxidante é vendido sob o nome comercial de IRGANOX® 1010 e está comercialmente disponível na Ciba Specialty Chemicals Company, 141 Klybeckstrasse, Postfach, 4002 Basel, Suíça.

Quando se determinam componentes adequados para material expansível, pode ser importante formar o material de modo que apenas se active (e. g., fluxo, espuma ou outros estados de 39 alteração) em tempos ou temperaturas adequados. Por exemplo, na maior parte das aplicações é indesejável que o material seja reactivo à temperatura ambiente ou, de outro modo, à temperatura ambiente num ambiente de produção. Mais tipicamente, o material expansível torna-se activo para fluir a temperaturas de processamento maiores. Como exemplo, temperaturas, tais como as encontradas numa fábrica de montagem de automóveis podem ser apropriadas, especialmente quando o material expansível é processado em conjunto com outros componentes a temperaturas elevadas ou com níveis de energia aplicados mais elevados, e. g.f durante os passos de preparação de pintura. As temperaturas encontradas em muitas operações de revestimento (e. g. numa estufa de pintura), por exemplo, variam até cerca de 180 °C ou mais, 200 °C ou mais, 250 °C ou mais.

Para misturar os aditivos, cargas ou ambos, pode ser preferido que os aditivos ou as cargas sejam misturados com um dispersante, antes da mistura destes com outros ingredientes do material expansível. Esse dispersante terá, tipicamente, um peso molecular relativamente baixo, de menos do que cerca de 100000 amu, de um modo mais preferido, menos do que cerca 50000 amu e, de um modo ainda mais preferido, menos do que 10000 amu, embora não requerido. Os exemplos desses dispersantes incluem, sem limitação, ceras líquidas, elastómeros líquidos ou semelhantes, tais como borracha de etileno-propileno (EPDM), parafinas (e. g. cera parafínica). É possível formar uma família de materiais, em que os elementos da família possuem diferentes níveis de expansão. Essa família, pelo menos em parte, pode ser formada variando a quantidade de agente de expansão, de acelerador de agente de expansão ou ambos. Para fins exemplificativos, é proporcionada a 40 tabela A abaixo, para mostrar as quantidades de agentes de expansão e/ou aceleradores de agente de expansão para uma família particular que pode ser formada, em conjunto com níveis de expansão exemplificativos de materiais na família.

Percentagem em Peso de Agente de Expansão, Acelerador de Agente de Expansão ou Ambos Percentagem em Volume de Material Expandido em Comparação com o Material Não Expandido Até 1,5% ou 2,0%, ou mais Até cerca de 300% a cerca de 400%, ou mais Até 3,0% ou 3,5%, ou mais Até cerca de 700% a cerca de 800%, ou mais Até 5,0% ou 5,5%, ou mais Até cerca de 1150% a cerca de 1250%, ou mais Até 7,0% ou 8%, ou mais Até cerca de 1550% a cerca de 1750%, ou mais Até 9,0% ou 10%, ou mais Até cerca de 2100% a cerca de 2250%, ou mais Até 13% ou 14%, ou mais Até cerca de 2900% a cerca de 3000%, ou mais

Tabela A

Para equilibrar a formulação, pode ser desejável para uma carga (e. g., uma carga mineral) substituir a percentagem em peso de agente de expansão ou de acelerador de agente de expansão que é removido pelos materiais que possuem menor expansão. Como exemplo, se 5 por cento em peso do material for removido por remoção do agente de expansão ou do acelerador, pode ser desejável substituir os 5 por cento em peso com carga. 41

Exemplos Altamente Preferidos

Está contemplado na presente invenção que polímeros ou outros materiais, que não os discutidos atrás, podem ser também incorporados no material expansível, e. g. por copolimerização, por mistura ou de outro modo. Abaixo, são proporcionadas formulações exemplificativas do material expansível. Uma vez que estas são meramente exemplificativas, está contemplado que as percentagens em peso dos vários ingredientes podem variar de ± 75% ou mais ou de ± 50% ou ± 30%. Além disso, os ingredientes podem ser adicionados ou removidos das formulações.

EXEMPLO A tabela B mostra uma formulação para um material expansível exemplificativo.

Nome do ingrediente: % em peso Copolímero de Etileno-Acrilato de Butilo e Etileno-Acrilato de Metilo 34,20 Etileno-Acetato de Vinilo com elevado teor de Etileno 15,00 Copolímero de Acrilato modificado com Epóxido 6,00 Etileno-Acetato de Vinilo de Baixo Peso Molecular 6,00 Resina epóxida 1,00 Resina ou agente de adesividade (e. g. uma resina de hidrocarboneto, um éster de colofónia, uma terebentina) 11,70 Co-agente de acrilato para controlo da densidade de cura (e. g., 0,60 42 (continuação)

Nome do ingrediente: % em peso pentaacrilato de dipentaeritritol) Agente de cura (e. g. agente de cura à base de peróxido) 1,50 Agente de cura com activação 60 °C-110 °C 0,20 Agente de cura Amerícure 0,10 Acelerador de agente de expansão (e. g. Óxido de Zinco) 1,50 Agente de expansão (e. g., azocarbonamida) 9,00 Cerca de 30% de pasta de aramida + cerca de 70% de EPDM 1,0 Pigmento 0,2 Carbonato de cálcio 11,5 Antioxidante 0,5

TABELA B

Formação e Aplicaçao do Material Expansível A formação do material expansível pode ser conseguida de acordo com uma variedade de técnicas novas ou conhecidas. De um modo preferido, o material expansível é formado como um material de composição substancialmente homogéneo. Contudo, está contemplado gue podem ser utilizadas várias técnicas combinadas para aumentar ou diminuir a concentração de certos componentes em determinadas localizações do material expansível. 0 material expansível é formado fornecendo os componentes do material em forma sólida, tais como peletes, pedaços e semelhantes, em forma líquida ou uma sua combinação. Os componentes são tipicamente combinados num ou mais recipientes, 43 tais como caixas grandes ou outros recipientes. De um modo preferido, os recipientes podem ser utilizados para intermisturar os componentes rodando, ou de outro modo movendo o recipiente. Depois disto, podem ser aplicados calor, pressão ou uma sua combinação para amolecer ou liquidificar os componentes, de modo que os componentes podem ser intermisturados por agitação ou de outro modo, numa composição homogénea única. 0 material expansível pode ser formado aquecendo um ou mais dos componentes que seja geralmente mais fácil de amolecer ou de liquefazer, tais como os materiais à base de polímeros para induzir esses componentes num estado misturável. Depois disto, os componentes remanescentes podem ser então intermisturados com os componentes amolecidos. Deve entender-se que os vários ingredientes do material expansível podem ser combinados em qualquer ordem desejada. Além disso, o componente da mistura polimérica pode ser misturado em conjunto e então adicionado aos outros ingredientes ou pode ser combinado com outros ingredientes por qualquer outra ordem.

Dependendo dos componentes utilizados, pode ser importante garantir que a temperatura dos componentes permaneça abaixo de certas temperaturas de activação que possam provocar que o material expansível seja activado (e. g. forme gases, flua ou seja activado de outro modo), cure (e. g. endureça, fique rígido ou altere estados de outro modo) ou ambos. É de notar que quando o material expansível contém um agente de expansão, é tipicamente desejável manter a temperatura do material expansível abaixo de uma temperatura que activará o agente de expansão durante a formação do material expansível ou antes do material expansível ser aplicado numa superfície. 44

Em situações em que é desejável manter o material expansível a baixas temperaturas pode ser desejável manter os componentes num estado semi-sólido ou viscoelástico utilizando pressão ou uma combinação de pressão e calor para intermisturar os componentes do material expansível. Foram concebidas várias máquinas para aplicar calor, pressão ou ambos a materiais. Uma máquina preferida é um extrusor. De acordo com uma forma de realização da presente invenção, vários componentes podem ser pré-misturados numa, duas ou mais pré-misturas e introduzidos em um ou vários locais num extrusor de fuso duplo ou único. Depois disto, o calor e a pressão proporcionados pelo extrusor misturam o material expansível numa composição única geralmente homogénea e, de um modo preferido, fazem isso sem activar o material. A activação do material pode incluir, pelo menos, algum grau de formação de espuma ou de bolhas em situações em que o material expansível inclui um agente de expansão. Tal formação de espuma ou de bolhas pode auxiliar o material expansível a molhar um substrato e a formar uma ligação íntima com o substrato. Contudo, alternativamente, deve ser reconhecido que o material expansível pode ser activado para fluir sem formar espuma ou bolhas e pode ainda molhar, substancialmente, o substrato para formar uma ligação íntima. A formação da ligação íntima ocorrerá tipicamente, mas não necessariamente, após a cura do material expansível. Numa forma de realização, é empregue um aplicador de extrusão robótica, e. g. do tipo divulgado na patente U.S. N° 5358397.

Outras aplicações para as quais a presente tecnologia pode ser adaptada ou empregue como material expansível incluem as do tipo identificado nas Patentes U.S. N° 6358584; 6311452; 6296298. 0 material pode, deste modo, ser aplicado num portador, 45 tal como um elemento moldado, extrudido ou estampado (e. g. metal ou plástico, em espuma ou não em espuma; materiais exemplificativos destes incluem alumínio, magnésio, titânio, aço, poliamida (e. g. nylon 6 ou nylon 6,6), polissulfona, imida termoplástica, poliéterimida, poliétersulfona ou suas misturas.

Com vantagem, certas formas de realizaçao da presente invenção apresentam niveis relativamente elevados de expansão ligados a homogeneidade e/ou coesão durante essa expansão. Deste modo, após expansão, o material expansível pode encher espaços relativamente abertos (e. g. cavidades) enquanto apresenta propriedades melhoradas para vedar, amortecer, fazer absorção sonora ou semelhantes.

Lisboa, 20 de Dezembro de 2011 46

Claims (14)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Método para o fornecimento de elementos para proporcionar vedação ou abafamento a uma ou mais estruturas, compreendendo os elementos um portador flexível e um material expansível, o método compreendendo proporcionar um portador flexível de espessura não superior a 0,5 mm, dispondo o material expansível após o portador flexível de um modo contínuo, cortando o portador proporcionado com o material expansível a comprimentos pré-determinados para proporcionar os elementos e proporcionar um ou mais fixadores para fixar os elementos à estrutura, em que o material expansível após exposição a uma temperatura elevada se expande e forma uma espuma cujo volume é, pelo menos, 1500% superior ao volume do material expansível num estado não expandido e que proporciona vedação e/ou abafamento à estrutura.
2. 2. Método de acordo com a reivindicação 1, em que o fixador compreende um fixador mecânico.
3. 3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou Reivindicação 2, em que o portador é planar.
4. 4. Método de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, em que o material expansível compreende (i) um agente de cura (ii) um agente de expansão, um acelerador de agente de expansão ou ambos 1 (iii) um plástico seleccionado de termoplásticos ou termoendurecíveis .
5. 5. Método de acordo com qualquer das Reivindicações anteriores, em que o material expansível se expande e forma uma espuma que é, pelo menos, 2000% superior ao volume do material expansível num estado não expandido.
6. 6. Método de acordo com qualquer das Reivindicações anteriores, em que o material expansível compreende (i) um agente de cura (ii) um agente de expansão, um acelerador de agente de expansão, ou ambos; (iii) 10% a 70% em peso de uma mistura polimérica, compreendendo um ou incluindo um ou mais acrilatos, um ou mais acetatos ou ambos; e (iv) 6,0% a 20% em peso de agente de adesividade.
7. 7. Método de qualquer das reivindicações 4 a 6, em que o agente de expansão, acelerador de agente de expansão ou uma combinação de ambos está presente numa quantidade de, pelo menos, 5,5% em peso do material expansível.
8. 8. Método de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, compreendendo proporcionar um fixador ligado ao portador, fixando o elemento à estrutura e activando o material expansível para formar a espuma.
9. 9. Método de acordo com qualquer das Reivindicações anteriores, em que o material expansível é disposto no portador por extrusão ou moldação. 2
10. 10. Método de acordo com qualquer das Reivindicações anteriores, em que o portador é proporcionado como uma tira ou filme de material e o material expansível é disposto após o portador por extrusão.
11. 11. Método de acordo com qualquer das Reivindicações 2 a 10, em que o fixador é separadamente fixado ao portador.
12. 12. Método como em qualquer das Reivindicações 2 a 10, em que o fixador é integralmente formado de um material único com o portador.
13. 13. Método como em qualquer das reivindicações anteriores, em que o material expansível é um material que é termicamente deformável à temperatura de extrusão, mas após activação térmica a uma temperatura elevada reticula para formar um material termoendurecível.
14. 14. Utilização de um elemento proporcionado pelo método de qualquer das Reivindicações 1 a 13 para o fornecimento de vedação ou abafamento em cavidades de estruturas automóveis. Lisboa, 20 de Dezembro de 2011 3