Уплотнительный материал
Изобретение относится к уплотнительному материалу. Техническим результатом является повышение химической стойкости композиции и прочности соединения. Технический результат достигается уплотнительным материалом для уплотнения соединений между охватываемой и охватывающей сопрягаемыми деталями, который содержит длинную гибкую нить, подходящую для наматывания вокруг по меньшей мере одной из деталей, и уплотнительную композицию для соединений, содержащую анаэробно отверждаемую композицию в твердой форме. Причем гибкая нить покрыта анаэробно отверждаемой композицией, где отверждаемая композиция находится в твердой нелипкой форме. 4 н. и 23 з.п. ф-лы, 5 ил., 7 табл., 4 пр.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0001] Настоящее изобретение относится к уплотнительному материалу. Интерес представляют уплотнительные материалы, используемые для уплотнения соединений. Уплотняемые соединения включают в себя соединения трубопроводов для текучих сред. Например, соединения могут представлять собой трубные соединения. Изобретение применимо в трубопроводной промышленности. Особый интерес представляют материалы для уплотнения резьбовых трубных соединений.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СВЯЗАННОГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ
[0002] Материалы для уплотнения трубных соединений широко известны. Например, в публикации международного патента № WO 98/47805 описана пряжа, которая пропитана покрывающим материалом. На раскрытой технологии основано изделие под торговым названием LOCTITE® 55. Хотя такие материалы очень практичны, и LOCTITE® 55 был и остается весьма успешным в коммерческом отношении изделием, существуют области применения и/или условия окружающей среды, для которых требуется улучшение характеристик.
[0003] Для предотвращения утечки газов и жидкостей через трубные соединения, подверженные вибрациям, изменению давлений и температур, широко используются неотверждаемые уплотнительные композиции, уплотнительные композиции на основе растворителей, лента из политетрафторэтилена, а также пенька и паста. Такие композиции изготовлены из масел и наполнителей, и, хотя они смазывают резьбу и проникают в нее, создавая уплотнение, они не обеспечивают фиксации. Более того, они могут вытесняться под давлением, имеют низкую стойкость к растворителям и не работают на цилиндрических резьбах.
[0004] Уплотнительные композиции на основе растворителей также смазывают резьбу и проникают в нее, создавая уплотнение, хотя имеется необходимость повторного затягивания фитингов для минимизации пустот. Однако их главный недостаток заключается в том, что они дают усадку при отверждении из-за испарения растворителей, что снижает эффективность уплотнения.
[0005] Лента из политетрафторэтилена обеспечивает хорошее начальное уплотнение и устойчива к химическому воздействию. И хотя, с одной стороны, ее способность служить в качестве смазочного материала является преимуществом, с другой стороны, эта способность также приводит к ослаблению фитингов под действием динамических нагрузок, что влечет за собой потерю прижимного усилия и утечку. Это также способствует чрезмерному затягиванию крепежных элементов, увеличению напряжения или разрыву деталей. Для обеспечения стабильных результатов особенно там, где необходимо затягивание фитинга до определенного положения или крутящего момента, требуется большой опыт работы с лентой из политетрафторэтилена.
[0006] Пенька и паста используются на протяжении многих лет, однако работа с ними требует аккуратности и занимает много времени, поэтому для получения герметичного уплотнения необходим определенный опыт и мастерство. Еще один недостаток такого способа уплотнения заключается в том, что его нельзя использовать для фитингов, контактирующих с питьевой водой
[0007] В публикации патента Германии № DD 254915 описан уплотнитель для трубных соединений с использованием резиновых покрытий. В документе EP 1647511 описана проволока с полимерным сердечником, который покрыт сшитым силиконовым каучуком. В публикации патента Японии № JP2007016173 описан уплотнитель для поворотных соединений, который представляет собой матричную смолу, включающую в себя волокна. В патенте США № 4,502,364 описан композитный волокнистый уплотнительный материал. В публикации международного патента № WO 01/36537 описана отверждаемая силиконовая композиция. В публикации европейского патента № EP 0399682 также описан отверждаемый силоксановый уплотнитель. В публикации патента США № 2001/0044486 описаны пластизольные композиции. В публикации патента Китая № 1127774 описан уплотнительный материал для коммуникационных соединений. В публикации патента Китая № 1092459 описан уплотнительный материал. В публикации патента Японии № JPS5228548 описан конопаточный материал. В публикации международного патента № WO 2016/113076 описан уплотнительный материал для уплотнения резьбовых трубных соединений, который представляет собой многоволоконную или крученую полифениленсульфидную пряжу и композицию для уплотнения соединений, содержащую кремнийорганическое масло или масло природного происхождения с температурой дымообразования около 230°C или выше. Полифениленсульфидная пряжа покрыта уплотнительной композицией для соединений. Материал образует эффективное уплотнение и проявляет высокую стойкость даже при использовании в системах, в которых он подвергается воздействию температур выше 280°C. Материал может быть обеспечен в раздаточном устройстве. В публикации международного патента № WO 2016/11307 описано использование уплотнительного материала, который представляет собой многоволоконную или крученую пряжу, покрытую композицией для уплотнения соединений, для уплотнения соединения в трубопроводной системе, в которой через уплотненное соединение проходит текучая среда, содержащая ингибиторы коррозии, например, димолибдат диаммония или бензотриазол; и/или шламоотделители; и/или спирт, например, пропандиол или этиленгликоль; и/или углеводород, например, дизель, включая биодизель, нефтяное топливо или гидравлическое масло; и/или пар при температуре по меньшей мере 180°C и давлении по меньшей мере 10 бар (1000 кПа). Неожиданно установлено, что уплотнительные материалы в соответствии с изобретением могут обеспечивать герметичное соединение, несмотря на воздействие таких веществ.
[0008] В публикации европейского патента № EP 1122202 описано намоточное устройство для наматывания трубного уплотнителя на трубу. В патенте США № 5,172,841 описано устройство для выдачи шнура. В патенте США № 4,606,134 описано устройство для выдачи разметочных линий.
[0009] Несмотря на многообразие изделий, разработанных в прошлом, по-прежнему существует необходимость альтернатив.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0010] В одном аспекте настоящее изобретение обеспечивает уплотнительный материал для уплотнения соединений между охватываемой и охватывающей сопрягаемыми деталями, содержащий:
(i) длинную гибкую нить, подходящую для наматывания на по меньшей мере одну из деталей, и
(ii) уплотнительную композицию для соединений, содержащую уплотнительный материал для соединений, содержащий анаэробно отверждаемую композицию в твердой форме,
причем гибкая нить покрыта анаэробно отверждаемой композицией.
[0011] Сопрягаемые детали могут представлять собой, например, взаимно соответствующие резьбовые детали, причем одна деталь (винт) ввинчивается в другую для зацепления между деталями. После соединения деталей происходит вытеснение воздуха (кислорода), достаточное для отверждения анаэробного отверждаемой композиции.
[0012] Анаэробно отверждаемая композиция для использования в уплотнительном материале в соответствии с изобретением является сухой на ощупь.
[0013] Длинная гибкая нить служит в качестве носителя для уплотнительной композиции для соединений.
[0014] Предпочтительно, чтобы анаэробно отверждаемую композицию наносили на нить (которая служит в качестве носителя для анаэробно отверждаемой композиции) в расплавленной форме.
[0015] Настоящее изобретение обеспечивает в качестве изделия материал для уплотнения и фиксации резьбовых трубных соединений, содержащий длинную гибкую нить, например, многоволоконную пряжу, которая предварительно покрыта анаэробно отверждаемой уплотнительной композицией для соединений. Этот реакционноспособный уплотнительный материал обеспечивает все традиционные преимущества жидких анаэробных уплотнителей, т.е. стойкость к нагреванию, коррозии, химическим веществам, ударам и вибрациям, в форме, которая не содержит жидкость, но удобна в использовании.
[0016] Настоящее изобретение представляет собой сочетание отверждаемой композиции и гибкого нитевидного носителя и обеспечивает материал, подходящий для уплотнения и фиксации резьбовых соединений, содержащий длинную гибкую нить, например, многоволоконную пряжу, предварительно покрытую анаэробно отверждаемой уплотнительной композицией для соединений. Таким образом, обеспечено новое изделие, выполненное с возможностью уплотнения и фиксации, а также новый способ подачи анаэробно отверждаемого адгезива или уплотнителя на уплотняемое соединение, например, соединение на резьбовой детали.
[0017] Принцип работы анаэробных композиций основан на отсутствии воздуха и контакте с металлом для их отверждения. Отсутствие воздуха достигается за счет того, что уплотнитель заполняет воздушные зазоры между витками резьбы. Композиция такого типа обеспечивает чистое и простое нанесение, может использоваться на наиболее популярных размерах трубной арматуры, защищает сопряженные резьбовые участки от коррозии, и в отличие от других уплотнительных систем она также фиксирует фитинг и предотвращает вибрационное ослабление. Данные анаэробные композиции находятся в твердой форме.
[0018] Настоящее изобретение позволяет конечному пользователю использовать реакционноспособную нить для подготовки соединенных узлов.
[0019] Желательно, чтобы отверждаемая реакционноспособная композиция в нитевидном уплотнительном или фиксирующем материале в соответствии с настоящим изобретением оставалась гибкой после нанесения на длинную гибкую нить. Она является гибкой, находясь в твердой форме. Например, отверждаемая композиция считается гибкой, если длинная гибкая нить, на которую она нанесена, может сгибаться под углом по меньшей мере около 60 градусов, например, по меньшей мере около 70 градусов, например, по меньшей мере около 80 градусов, например, по меньшей мере около 90 градусов. Это должно происходить без какого-либо растрескивания или смещения отверждаемой композиции относительно длинной гибкой нити.
[0020] Следует понимать, что отверждение анаэробно отверждаемой композиции обеспечивает дополнительное уплотнение соединения от утечки. Кроме того, использование анаэробно отверждаемой композиции очень удобно, поскольку композиция остается в неотвержденном состоянии до тех пор, пока не будет исключен воздух. Это означает, что, хотя композиция в соответствии с настоящим изобретением является отверждаемой, она остается в неотвержденной форме, и, следовательно, уплотнительный материал в соответствии с изобретением можно хранить в течение длительных периодов. Разумеется, его можно использовать по мере необходимости, например, время от времени, так как отверждается только уплотнительный материал, который используется для уплотнения соединения.
[0021] Выражение «гибкий» в контексте нити, покрытой анаэробно отверждаемой композицией, описывает гибкость, которая обеспечивает возможность наматывания и уплотнения. Выражение «нить» в контексте нити, покрытой анаэробно отверждаемой композицией, описывает материал, который обеспечивает возможность наматывания и включает в себя одноволоконные и многоволоконные материалы. Например, он включает в себя многоволоконный материал, в том числе пряжу, например, пряжу, которая содержит два или более волокон, например, где два или более волокон скручены друг с другом.
[0022] Детали могут представлять собой любые сопрягаемые детали, но особый интерес в настоящем изобретении представляют резьбовые трубные соединения, где первая (например, охватываемая) деталь ввинчивается во вторую (например, охватывающую) деталь.
[0023] Анаэробно отверждаемая композиция может представлять собой свободнорадикально отверждаемую композицию, включая композиции, отверждаемые в ходе окислительно-восстановительных реакций. Генерирующий радикалы компонент может быть выбран из пероксидов, гидропероксидов, предшественников гидропероксидов, персульфатов и их сочетаний. Подходящие материалы включают в себя гидропероксид кумола, трет-бутилгидропероксид, перекись водорода, 2-бутанон пероксид, ди-трет-бутилпероксид, дикумилпероксид, лауроилпероксид, 2,4-пентандионпероксид, пентаметил-триоксепан (например, продаваемый под торговым названием Trigonox® 311), бензоилпероксид и их сочетания.
[0024] Желательно, чтобы отверждаемый компонент имел по меньшей мере одну функциональную группу, выбранную из акрилатов и метакрилатов и их сочетаний.
[0025] Желательно, чтобы анаэробно отверждаемая композиция для использования в настоящем изобретении содержала:
(i) анаэробно отверждаемый компонент; и
(ii) отверждающий компонент для отверждения анаэробно отверждаемого компонента;
причем композиция имеет температуру плавления в диапазоне от около 30°C до около 100°C.
[0026] Желательно, чтобы анаэробно отверждаемая композиция для использования в настоящем изобретении содержала:
(i) анаэробно отверждаемый компонент, причем анаэробно отверждаемый компонент содержит:
a) твердый смоляной компонент и
b) твердый анаэробно отверждаемый мономер; и
(ii) отверждающий компонент для отверждения анаэробно отверждаемого компонента;
причем композиция имеет твердую форму и температуру плавления в диапазоне от 30°C до 100°C.
[0027] Желательно, чтобы анаэробно отверждаемая композиция для использования в настоящем изобретении имела твердую форму. В данном контексте выражение «твердая форма» означает форму, не обладающую текучестью при температуре окружающей среды и имеющую температуру плавления выше 30°C. Таким образом, твердая форма не означает гель.
[0028] Отверждающий компонент предназначен для отверждения отверждаемого компонента.
[0029] Состав композиций для использования в настоящем изобретении обеспечивает композицию в твердой нелипкой форме. Композиции для использования в настоящем изобретении подходят для нанесения на носитель в виде длинной гибкой нити.
[0030] Анаэробно отверждаемый компонент, например, реакционноспособный смоляной компонент и/или реакционноспособный мономерный компонент, композиции для использования в настоящем изобретении служит в качестве носителя для любых других компонентов композиции. В целом композиция для использования в настоящем изобретении имеет твердую форму.
[0031] Одним из главных преимуществ использования такой композиции является то, что она практически на 100% реакционноспособна. Компоненты, которые сами участвуют в анаэробном отверждении, образуют носитель (например, матрицу), на котором могут переноситься, например, диспергироваться, другие компоненты.
[0032] Следует понимать, что не все компоненты композиции должны быть в твердой форме. Например, как правило, отверждающий компонент находится в жидкой форме. Также композиция для использования в настоящем изобретении может включать в себя анаэробно отверждаемый мономер в жидкой форме.
[0033] Однако при наличии такого компонента (компонентов) композиция для использования в настоящем изобретении составляется таким образом, чтобы в целом она была в твердой форме.
[0034] Желательно, чтобы любой компонент, например, инициатор или мономер, который может иметь жидкую форму, был капсулирован. Капсулирование жидких компонентов является предпочтительным, поскольку оно упрощает обеспечение твердой формы композиции в целом.
[0035] Желательно, чтобы жидкие компоненты независимо от того, капсулированы они или нет, составляли не более 10% по массе в расчете на общую массу композиции.
[0036] Любое плавление и повторное затвердевание может быть измерено с использованием метода DSC (дифференциальной сканирующей калориметрии).
[0037] Композиции для использования в настоящем изобретении могут быть нанесены на длинную гибкую нить любым способом. Одно из преимуществ заключается в том, что композиции для использования в настоящем изобретении и уплотнительный материал в соответствии с изобретением могут быть выполнены и/или нанесены на подложку без необходимости использования растворителя, например, органического растворителя или воды. Это исключает необходимость обеспечения жидкого носителя для композиции. Таким образом, уплотнительный материал в соответствии с изобретением является по существу сухим на ощупь с вытекающими из этого преимуществами. Например, композиции для использования в настоящем изобретении обладают текучестью в расплавленной форме или в форме частиц, и в связи с этим отсутствует необходимость жидкого носителя, а также отсутствует необходимость высушивания растворителя или воды для нанесения на длинную гибкую нить с целью получения уплотнительного материала в соответствии с изобретением.
[0038] Таким образом, возможна и предпочтительна сухая обработка уплотнительного материала, например, на производственных линиях. После нанесения (на длинную гибкую нить) композиции для использования в настоящем изобретении также остаются сухими на ощупь. Сухие на ощупь изделия предпочтительны с точки зрения работы с ними для предотвращения загрязнений, разливов, стекания композиции с подложки и т.д.
[0039] Уплотнительные материалы в соответствии с изобретением обеспечивают возможность хранения или погрузочно-разгрузочных работ, например, во время транспортировки, даже когда они нанесены на деталь. Такое хранение или работы не оказывают неблагоприятного влияния на целостность нанесенной композиции.
[0040] Например, композиция для использования в настоящем изобретении может быть нанесена (путем плавления) на длинную гибкую нить в виде жидкости, например, при температуре 80°C, но она быстро охлаждается и становится сухой на ощупь, например, менее чем за 5 минут.
[0041] Вязкость расплавленной композиции для использования в настоящем изобретении может регулироваться путем увеличения или уменьшения температуры. Композиция быстро затвердевает, например, в течение 2-3 минут при комнатной температуре, без необходимости использования каких-либо дополнительных способов внешнего охлаждения для получения сухого на ощупь, стойкого к смещению твердого материала, который может принимать форму покрытия на длинной гибкой нити.
[0042] Кроме того, композиции для использования в настоящем изобретении имеют долгосрочную стойкость. Например, может быть обеспечена стойкость в течение периода более шести месяцев.
[0043] Еще одно преимущество композиций для использования в настоящем изобретении заключается в отсутствии перекрестного загрязнения при контакте уплотнительного материала с другим изделием.
[0044] В контексте настоящего изобретения нелипкая композиция означает сухую на ощупь композицию, однако композиция не будет отслаиваться во время работы с ней или использования. Например, уплотнительный материал в соответствии с изобретением должен быть сухим на ощупь. Уплотнительный материал считается сухим на ощупь, если после нахождения 20 отдельных отрезков такого уплотнительного материала на сухой санитарно-гигиенической бумаге в течение четырех часов отсутствует изменение внешнего вида санитарно-гигиенической бумаги.
[0045] Однако специалисту в данной области техники будет понятно, что для нанесения композиции для использования в настоящем изобретении может быть выполнено плавление в такой степени, которая позволяет нанесение композиции на длинную гибкую нить путем прилипания. Плавление материала для нанесения исключает необходимость жидкого носителя для композиции. Выражение «нелипкая и сухая на ощупь» относится к композиции после того, как она была (расплавлена и) нанесена на длинную гибкую нить и затем (повторно) затвердела. Испытание для определения сухости изделия на ощупь следует проводить только, если композиция больше не находится в расплавленной форме. Например, испытание следует проводить по меньшей мере через 30 минут после нанесения композиции.
[0046] Композиция для использования в настоящем изобретении может иметь температуру плавления от около 40°C до около 100°C, например, от около 50°C до около 100°C. Такие температуры выгодно отличаются от температур, используемых для сушки композиций на жидкой основе.
[0047] В композиции может быть использован любой подходящий анаэробно отверждаемый компонент, например, анаэробно отверждаемый мономер, при условии, что он позволяет композиции принимать расплавленную форму при температуре плавления в диапазоне от около 30°C до около 100°C.
[0048] Анаэробно отверждаемый компонент может содержать анаэробно отверждаемый мономер. Анаэробно отверждаемый компонент может содержать анаэробно отверждаемый смоляной компонент. Смоляной компонент выполнен с возможностью отверждения при полимеризации, инициированной окислительно-восстановительной реакцией.
[0049] Анаэробно отверждаемый смоляной компонент может иметь температуру плавления в диапазоне от около 50 до около 80°C. Он может иметь температуру повторного затвердевания (после плавления) в диапазоне от около 30 до около 50°C. Температура затвердевания в этом диапазоне означает, что материал будет повторно затвердевать при температуре окружающей среды 30°C или ниже. Таким образом, композиция будет повторно затвердевать в обычных условиях окружающей среды. Следует понимать, что повторное затвердевание может происходить не при конкретной температуре, а в диапазоне температур. В любом случае, в целях настоящего изобретения предпочтительно, чтобы конечная температура повторного затвердевания составляла 30°C или выше, то есть при воздействии температур ниже температуры повторного затвердевания композиция снова будет принимать твердую форму. Анаэробно отверждаемый компонент может содержать анаэробно отверждаемый мономер и смоляной компонент.
[0050] В композиции для использования в настоящем изобретении анаэробно отверждаемый компонент может представлять собой сочетание отдельных/разных компонентов. В случае, когда анаэробно отверждаемый компонент представляет собой сочетание отдельных/разных компонентов, желательно, чтобы два или более или даже все компоненты, образующие анаэробно отверждаемый компонент, имели температуру плавления в диапазоне от около 30°C до около 100°C. Желательно, чтобы по меньшей мере два и предпочтительно все компоненты композиции в соответствии с изобретением имели температуру плавления в диапазоне от около 30°C до около 100°C.
[0051] В случае, когда анаэробно отверждаемый компонент представляет собой сочетание отдельных/разных компонентов, желательно, чтобы два или более или даже все компоненты находились в твердой форме как по отдельности, так и после смешивания.
[0052] В случае, когда анаэробно отверждаемый компонент представляет собой сочетание отдельных/разных компонентов, желательно, чтобы по меньшей мере два и предпочтительно все компоненты были анаэробно отверждаемыми. При наличии более одного компонента желательно, чтобы по меньшей мере два и предпочтительно все компоненты были функциональными, поскольку они участвуют в реакции анаэробного отверждения. Они должны быть реакционноспособными.
[0053] Следует понимать, что другие компоненты могут не участвовать в реакции анаэробного отверждения. Они нереакционноспособны. Однако такие компоненты могут стать частью изделия, будучи включенными в него во время отверждения других компонентов.
[0054] В случае, когда композиция для использования в настоящем изобретении включает в себя смоляной компонент, желательно, чтобы смола была анаэробно отверждаемой (она участвует в реакции анаэробного отверждения).
[0055] В случае, когда композиция для использования в настоящем изобретении включает в себя смоляной компонент и анаэробно отверждаемый мономер, желательно, чтобы каждый из них имел температуру плавления в диапазоне от около 30°C до около 100°C. В таком случае каждый из них имеет твердую форму.
[0056] Композиция для использования в настоящем изобретении может быть обеспечена в форме, состоящей по меньшей мере из двух частей, где первая часть содержит смоляной компонент, а вторая часть содержит анаэробно отверждаемый мономер.
[0057] Анаэробно отверждаемый компонент может быть обеспечен в форме порошка для нанесения на длинную гибкую нить.
[0058] В случае, когда композиция для использования в настоящем изобретении включает в себя смоляной компонент, смоляной компонент может быть обеспечен в текучей форме частиц, например, в форме порошка для нанесения на длинную гибкую нить.
[0059] В случае, когда композиция для использования в настоящем изобретении включает в себя анаэробно отверждаемый мономер, анаэробно отверждаемый мономер может быть обеспечен в текучей форме частиц, например, в форме порошка для нанесения на длинную гибкую нить.
[0060] В случае, когда анаэробно отверждаемый компонент представляет собой сочетание отдельных/разных компонентов, анаэробно отверждаемый компонент может представлять собой продукт, полученный путем плавления компонентов и смешивание их для получения твердого смешанного продукта.
[0061] Например, анаэробно отверждаемый компонент может включать в себя продукт, полученный путем плавления смоляного компонента и анаэробно отверждаемого мономера, смешивания их и получения твердого смешанного продукта. Этот смешанный продукт может служить в качестве матрицы для удержания других компонентов (отверждаемой композиции).
[0062] Композиция для использования в настоящем изобретении может включать в себя продукт, полученный путем превращения твердого смешанного продукта в текучую форму частиц.
[0063] Желательно, чтобы в композиции для использования в настоящем изобретении частицы имели средний размер менее 500 мкм, например, от около 20 мкм до около 500 мкм. Например, желательно, чтобы композиция проходила через сито, которое пропускает частицы размером менее 500 мкм, например, от около 20 мкм до около 500 мкм.
[0064] В композиции для использования в настоящем изобретении анаэробно отверждаемый компонент, как правило, присутствует в количестве от около 80 до около 99% по массе в расчете на общую массу композиции, например, от около 93 до около 97%.
[0065] В случае, когда композиция для использования в настоящем изобретении включает в себя смоляной компонент, смоляной компонент может представлять собой радикально полимеризуемую твердую смолу.
[0066] В случае, когда композиция для использования в настоящем изобретении включает в себя смоляной компонент, смоляной компонент может присутствовать в количестве от около 10 до около 60%, например, от около 25 до около 50%, например, от около 20 до около 30% по массе в расчете на общую массу композиции.
[0067] Смоляной компонент может быть выбран из: (мет)акрилированных полиуретановых смол с молекулярной массой около 2000 г/моль или более; новолачных смол с молекулярной массой около 2000 г/моль или более, (мет)акрилированных полиэфирных смол с молекулярной массой около 2000 г/моль или более и их сочетаний. Например, смоляной компонент может иметь молекулярную массу в диапазоне от 2500 до 40000 г/моль. Смоляной компонент может иметь вязкость расплава от около 0,5 до около 20 Па·с при температуре 80°C. Для выдачи таких композиций они могут быть расплавлены, а затем охлаждены.
[0068] В случае, когда композиция для использования в настоящем изобретении включает в себя анаэробно отверждаемый мономер, он может присутствовать в количестве от около 40 до около 90%, например, от около 45 до около 85%, например, от около 50 до около 80%, например, от около 45 до около 70% в расчете на общую массу композиции.
[0069] Желательно, чтобы анаэробно отверждаемый мономер содержал по меньшей мере одну акрилатную или метакрилатную сложноэфирную группу.
[0070] В композиции для использования в настоящем изобретении анаэробно отверждаемый компонент может включать в себя по меньшей мере одно из: (мет)акрилированной полиуретановой смолы с молекулярной массой менее 1000 г/моль, (мет)акрилатных мономеров, включая капсулированные (мет)акрилатные мономеры; и их сочетаний.
[0071] Следует понимать, что одно или более реакционноспособных соединений может быть микрокапсулировано. Например, анаэробно отверждаемый мономер может быть капсулирован. Если анаэробно отверждаемый мономер является жидким, капсулирование способствует приготовлению композиции в твердой форме.
[0072] В общем случае, когда композиция для использования в настоящем изобретении включает в себя анаэробно отверждаемый мономер в жидкой форме, он составляет менее 50% (по массе в расчете на общую массу композиции) от общей массы присутствующего анаэробно отверждаемого мономера. Основная часть анаэробно отверждаемого мономера находится в твердой форме.
[0073] В случае, когда любые соединения капсулированы, например, микрокапсулированы, они могут добавляться в композицию на этапе после обеспечения формы частиц. Например, после размола. Это означает, что капсулированный материал не высвобождается из капсулированной формы перед добавлением в композицию для использования в настоящем изобретении.
[0074] Например, один капсулированный анаэробно отверждаемый мономер представляет собой этоксилированный бисфенол А диметакрилат, доступный под торговым названием GRUF Lipocapsules RD и поставляемый компанией Lipo Technologies Inc.
,
где m и n - независимые целые числа и m+n=2.
[0075] Капсулирование может быть реализовано путем добавления мочевино-формальдегидного полимера, например, CAS 9011-05-6. Капсулирование может быть реализовано путем добавления желатинового материала, например, CAS 9000-7-8. Капсулирование может быть реализовано путем добавления резорцинового материала (1,3-бензолдиола), например, CAS № 108-46-3. Для капсулирования также могут быть использованы сочетания вышеуказанных материалов. Например, сочетания этих материалов могут быть использованы для капсулирования этоксилированного бисфенол А диметакрилата.
[0076] Отверждающий компонент, как правило, присутствует в количестве от около 0,1 до около 10%, например, от около 1 до около 5%, например, около 5% по массе в расчете на общую массу композиции.
[0077] Предпочтительные индуцирующие отверждение композиции для индуцирования и ускорения анаэробного отверждения могут включать в себя одно или более из сахаринов, толуидинов, например, N, N-диэтил-п-толуидин («DE-p-T») и N, N-диметил-о-толуидин («DM-o-T»), и ацетилфенилгидразина («APH») с малеиновой кислотой. Смотри, например, патенты США № 3,218,305 (Krieble), 4,180,640 (Melody), 4,287,330 (Rich) и 4,321,349 (Rich).
[0078] Также могут быть добавлены стабилизаторы, например, хинон или гидрохинон.
[0079] Следует понимать, что композиция для использования в настоящем изобретении не включает в себя жидкий носитель и, следовательно, может рассматриваться как по существу не содержащая растворитель, например, содержащая менее 1% растворителя, например, менее 0,5% растворителя, например, менее 0,05%, например, менее 0,01% по массе в расчете на общую массу композиции. Таким образом, преимущество настоящего изобретения заключается в отсутствии жидкого носителя, вследствие чего композиция содержит малое количество или не содержит растворитель (например, органический растворитель или воду).
[0080] В уплотнительном материале в соответствии с изобретением уплотнительная композиция для соединений может присутствовать в количестве:
от около 5 до около 90% масс/масс, например, от около 10 до около 80% масс/масс, предпочтительно, от около 20 до около 70% масс/масс, например, от около 30 до около 65% масс/масс, возможно, от около 40 до около 60% масс/масс,
а длинная гибкая нить может присутствовать в количестве от около 10 до около 95% масс/масс, например, от около 15 до около 80% масс/масс, предпочтительно, от около 20 до около 70% масс/масс, например, от около 30 до около 65% масс/масс, возможно, от около 40 до около 60% масс/масс.
[0081] Изобретение также относится к способу нанесения уплотнительной композиции для соединений, содержащей анаэробно отверждаемую композицию, на длинную гибкую нить, содержащему этапы, на которых:
(i) плавят анаэробно отверждаемую композицию; и
(ii) наносят анаэробно отверждаемую композицию в расплавленной форме на длинную гибкую нить.
[0082] Нанесение анаэробно отверждаемой композиции в расплавленной форме на длинную гибкую нить может быть реализовано путем протягивания длинной гибкой нити через массу анаэробно отверждаемой композиции в расплавленной форме.
[0083] Изобретение также относится к способу уплотнения соединений между охватываемой и охватывающей сопрягаемыми деталями, содержащему этапы, на которых:
(i) обеспечивают уплотнительный материал, содержащий:
(a) длинную гибкую нить, подходящую для наматывания вокруг по меньшей мере одной из деталей, и
(b) уплотнительную композицию для соединений, содержащую анаэробно отверждаемую композицию в твердой форме,
причем гибкая нить покрыта анаэробно отверждаемой композицией;
(ii) наматывают уплотнительный материал вокруг по меньшей мере одной из деталей; и
(iii) сопрягают детали для уплотнения соединения уплотнительным материалом.
[0084] Полиуретановый («PU») смоляной компонент для использования в настоящем изобретении может быть получен путем взаимодействия полиола с диизоцианатом в соотношение OH:NCO, составляющем не более 1:1,6, например, не более 1:1,5, например, около 1:1,4, например, 1:1,36. В продукт реакции может быть добавлен (мет)акрилат в соотношении химического эквивалента OH:NCO не более 1,6:1, например, не более 1,5:1, например, 1,4:1, для получения полиуретановой (мет)акрилатной смолы, в которой количество OH включает в себя количество ранее добавленного полиола.
[0085] Например, настоящее изобретение обеспечивает изделие, содержащее длинную гибкую нить, на которую нанесена анаэробно отверждаемая композиция, содержащая по меньшей мере один реакционноспособный компонент, причем композиция находится в твердой форме и имеет структурную целостность, обеспеченную по меньшей мере одним указанным реакционноспособным компонентом композиции, причем структурная целостность достаточна, чтобы позволить использование гибкой нити без отделения композиции от длинной гибкой нити.
[0086] Кроме того, изделие может быть обеспечено в отверждаемой твердой нелипкой форме. Это означает исключение любых загрязнений оборудования или упаковки при контакте с изделием.
[0087] Изделие может быть обеспечено в форме раздаточного устройства, из которого может выдаваться покрытая длинная гибкая нить, и включает в себя покрытую длинную гибкую нить и раздаточное устройство для нее.
[0088] Изделие в соответствии с изобретением может быть изготовлено из композиции для использования в настоящем изобретении. Это может быть реализовано, например, путем плавления композиции для использования в настоящем изобретении, покрытия длинной гибкой нити такой композицией путем протягивания нити через расплавленную композицию и повторного затвердевания композиции (на нити).
[0089] Следует понимать, что для нанесения достаточно расплавленной формы. В связи с этим не требуется жидкий носитель.
[0090] В случае, когда композиция для использования в настоящем изобретении обеспечена в форме, состоящей из по меньшей мере двух частей, эти две части могут быть нанесены по отдельности.
[0091] Композиция для использования в настоящем изобретении может включать в себя (в качестве смолы) мет(акрилированный) полиуретан (с длинной цепью), например:
где n - целое число от 2 до 10. Например, соединение согласно вышеуказанной формуле, имеющее молекулярную массу около 6000 г/моль, может иметь температуру плавления от 75 до 85°C.
[0092] Композиция для использования в настоящем изобретении может включать в себя (в качестве смолы) новолачный сложный виниловый эфир, например:
,
где n - целое число от 2 до 10. Например, соединение согласно вышеуказанной формуле, имеющее молекулярную массу около 6000 г/моль, может иметь температуру плавления от 75 до 85°C.
[0093] Композиция для использования в настоящем изобретении может включать в себя (в качестве анаэробно отверждаемого мономера):
,
который представляет собой 2-метакрилоксиэтилфенилуретан с температурой плавления около 70-75°C.
[0094] Однако следует понимать, что композиции для использования в настоящем изобретении могут становиться сухими на ощупь через короткий период времени, например, через 30 минут.
[0095] Композиция для использования в настоящем изобретении может быть представлена в виде однокомпонентной или двухкомпонентной (или более) композиции. Желательно, чтобы композиция или каждый компонент композиции имел твердую форму и, возможно, текучую форму. Например, композиция или каждый компонент композиции может иметь текучую форму частиц, например, форму порошка.
[0096] Разумеется, при условии, что анаэробно отверждаемый компонент имеет температуру плавления в диапазоне от около 30°C до около 100°C, он может быть выбран из любых подходящих анаэробно отверждаемых материалов (или любого сочетания материалов), включая изложенные ниже.
[0097] Анаэробно отверждаемые композиции могут включать в себя анаэробно отверждаемый компонент на основе подходящего (мет)акрилатного компонента.
[0098] Один или более подходящих (мет)акрилатных компонентов могут быть выбраны из компонентов, которые представляют собой (мет)акрилатный мономер, имеющий формулу: H2C=CGCO2R8, где G - может представлять собой водородные, галогеновые или алкильные группы, имеющие от 1 до 4 атомов углерода, а R8 может быть выбран из алкильных, циклоалкилиных, алкенильных, циклоалкенильных, алкарильных, аралкильных или арильных групп, имеющих от 1 до 16 атомов углерода, каждая из которых может быть опционально заменена или разорвана в зависимости от ситуации силаном, кремнием, кислородом, галогеном, карбонильной кислотой, гидроксильной кислотой, кислым эфиром, карбоновой кислотой, мочевиной, уретаном, полиуретаном, карбонатом, амином, амидом, серой, сульфонатом и сульфоном.
[0099] Один или более подходящих (мет)акрилатных мономеров могут быть выбраны из полифункциональных (мет)акрилатных мономеров, таких как, но без ограничения, ди- или трифункциональные (мет)акрилаты, например, полиэтиленгликоль ди(мет)акрилаты, тетрагидрофуран (мет)акрилаты и ди(мет)акрилаты, гидроксипропил (мет)акрилат («HPMA»), гександиол ди(мет)акрилат, триметилолпропан три(мет)акрилат («TMPTMA»), диэтиленгликоль диметакрилат, триэтиленгликоль диметакрилат («TRIEGMA»), тетраэтиленгликоль диметакрилат, дипропиленгликоль диметакрилат, ди(пентаметиленгликоль) диметакрилат, тетраэтилендигликоль диакрилат, диглицерол тетраметакрилат, тетраметилендиметакрилат, этилендиметакрилат, неопентилгликольдиакрилат, триметилолпропантриакрилат и бисфенол A моно и ди(мет)акрилаты, например, этоксилированный бисфенол A (мет)акрилат («EBIPMA»), и бисфенол-F моно и ди(мет)акрилаты, например, этоксилированный бисфенол F (мет)акрилат.
[00100] Например, анаэробно отверждаемый компонент может включать в себя в качестве анаэробно отверждаемого мономера бисфенол A диметакрилат:
,
который имеет температуру плавления приблизительно от 72 до 74°C.
[00101] Другие (мет)акрилатные мономеры, которые подходят для использования в настоящем изобретении, представляют собой силикон (мет)акрилатные фрагменты («SiMA»), например, раскрытые в патенте США № 5,605,999 (Chu), содержание которого включено в настоящий документ путем ссылки.
[00102] Другие подходящие мономеры могут быть выбраны из полиакрилатных сложных эфиров, представленных формулой:
,
[00103] где R4 - радикал, выбранный из водорода, галогена или алкила, имеющего от 1 до 4 атомов углерода; q - целое число, равное по меньшей мере 1 и предпочтительно от 1 до 4; и X - органический радикал, имеющий по меньшей мере два атома углерода и имеющий общую способность к связыванию q+1. Что касается верхнего предела количества атомов углерода в X, работающие мономеры существует по существу при любых значениях. Однако с практической точки зрения общий верхний предел составляет около 50 атомов углерода, например, предпочтительно около 30 и особенно предпочтительно около 20.
[00104] Например, X может представлять собой органический радикал, представленный формулой:
,
[00105] где каждый из Y1 и Y2 - органический радикал, например, углеводородная группа, содержащая по меньшей мере 2 атома углерода и предпочтительно от 2 до 10 атомов углерода, а Z - органический радикал, предпочтительно углеводородная группа, содержащая по меньшей мере 1 атом углерода и предпочтительно от 2 до 10 атомов углерода. Другие мономеры могут быть выбраны из продуктов реакции ди- или триалкилоламинов (например, этаноламинов или пропаноламинов) с акриловыми кислотами, например, раскрытых в патенте Франции № 1,581,361.
[00106] Также могут быть использованы подходящие олигомеры с функциональностью (мет)акрилатов. Примеры таких олигомеров с функциональностью (мет)акрилатов включают в себя олигомеры, представленные следующей формулой:
,
[00107] где R5 - радикал, выбранный из водорода, алкила, имеющего от 1 до 4 атомов углерода, гидроксиалкила, имеющего от 1 до 4 атомов углерода, или
,
[00108] где R4 - радикал, выбранный из водорода, галогена или алкила, имеющего от 1 до 4 атомов углерода; R6 - радикал, выбранный из водорода, гидроксила или
,
[00109] где m - целое число, равное по меньшей мере 1, например, от 1 до 15 или более и предпочтительно от 1 до 8; n - целое число, равное по меньшей мере 1, например, от 1 до 40 или более и предпочтительно от 2 до 10; и p равно 0 или 1.
[00110] Типичные примеры олигомеров акрилатов, соответствующих вышеприведенной общей формуле, включают в себя ди-, три- и тетраэтиленгликольдиметакрилат; ди(пентаметиленгликоль)диметакрилат; тетраэтиленгликоль диакрилат; тетраэтиленгликоль ди(хлоракрилат); диглицерол диакрилат; диглицерол тетраметакрилат; бутиленгликольдиметакрилат; неопентилгликольдиакрилат; и триметилолпропантриакрилат.
[00111] Хотя предпочтительны диакрилатные- и другие полиакрилатные сложные эфиры и, в частности, полиакрилатные сложные эфиры, описанные в предыдущих параграфах, также могут быть использованы монофункциональные акрилатные сложные эфиры (сложные эфиры, содержащие одну акрилатную группу).
[00112] Подходящие соединения могут быть выбраны из циклогексилметакрилата, тетрагидрофурфурилметакрилата, гидроксиэтилакрилата, гидроксипропилметакрилата, трет-бутиламиноэтилметакрилата, цианоэтилакрилата и хлорэтилметакрилата.
[00113] Другим полезным классом материалов являются продукты реакции гидроксил- или аминосодержащих материалов с функциональностью (мет)акрилатов и полиизоцианата в подходящих пропорциях для превращения всех изоцианатных групп в уретановые или уреидовые группы соответственно.
[00114] Полученные (мет)акрилатные сложные эфиры уретана или мочевины могут содержать гидрокси- или аминофункциональные группы на неакрилатном участке. (Мет)акрилатные сложные эфиры, подходящие для использования, могут быть выбраны из эфиров, представленных формулой:
,
где X выбран из --O-- и
,
R9 выбран из водорода или низшего алкила, имеющего от 1 до 7 атомов углерода; R7 выбран из водорода, галогена (например, хлора) или алкила (например, метильных и этильных радикалов); и R8 - двухвалентный органический радикал, выбранный из алкилена, имеющего от 1 до 8 атомов углерода, фенилена и нафтилена.
[00115] Эти группы при надлежащей реакции с полиизоцианатом образуют мономер, представленный следующей формулой:
,
[00116] где n - целое число от 2 до 6; B - поливалентный органический радикал, выбранный из алкильных, алкенильных, циклоалкилиных, циклоалкенильных, арильных, алкарильных, алкарильных и гетероциклических радикалов как замещенных, так и незамещенных, и их сочетаний; и R7, R8 и X имеют значения, приведенные выше.
[00117] В зависимости от члена B эти (мет)акрилатные сложные эфиры с мочевинными или уретановыми связями могут иметь молекулярные массы, относящие их к классу олигомеров (например, от 1000 г/моль до 5000 г/моль) или к классу полимеров (например, более 5000 г/моль).
[00118] Разумеется, также могут быть использованы сочетания этих (мет)акрилатных мономеров.
[00119] Желательно, чтобы анаэробно отверждаемый компонент содержал по меньшей мере одну акрилатную или метакрилатную сложноэфирную группу.
[00120] Желательно, чтобы анаэробно отверждаемый компонент был выбран из по меньшей мере одного из эпокси(мет)акрилатов, уретан(мет)акрилатов, уретанди(мет)акрилатов, алкил(мет)акрилатов, стеарил(мет)акрилатов, изоцианурат(мет)акрилатов, бисфенол-A-(мет)акрилатов, этоксилированных бисфенол-A-(мет)акрилатов, бисфенол-F-(мет)акрилатов, этоксилированных бисфенол-F-(мет)акрилатов, бисфенол-A-ди(мет)акрилатов, этоксилированных бисфенол-A-ди(мет)акрилатов, бисфенол-F-ди(мет)акрилатов и этоксилированных бисфенол-F-ди(мет)акрилатов.
[00121] Например, анаэробно отверждаемый компонент может включать в себя (в качестве анаэробно отверждаемого мономера) диизоцианаты, кэпированные гидроксиэтилметакрилатом, например:
,
который представляет HEMA-IPDI-HEMA с температурой плавления около 72-74°C: или
,
который представляет собой HEMA-hMDI-HEMA с температурой плавления около 75-85°C: или
,
который представляет собой HEMA-6HXDI-HEMA («RRT600») с температурой плавления около 75-85°C: или
,
который представляет собой глицерол диметакрилат-6HXDI-глицерол диметакрилат («4RRT600») с температурой плавления в диапазоне от около 75 до около 85°C.
[00122] Композиции также могут включать в себя другие традиционные компоненты, например, инициаторы свободнорадикальной полимеризации, ускорители свободнорадикальной полимеризации, ингибиторы свободнорадикальной полимеризации, а также металлические катализаторы, например, железо и медь.
[00123] В композицию может быть добавлено множество широко известных инициаторов свободнорадикальной полимеризации, включая без ограничения гидропероксиды, например, CHP, гидроперекись пара-ментана, трет-бутилгидропероксид («TBH») и трет-бутилпербензоат. Другие пероксиды включают в себя бензоилпероксид, дибензоилпероксид, 1,3-бис(трет-бутилпероксиизопропил)бензол, диацетилпероксид, бутил 4,4-бис(трет-бутилперокси)валерат, п-хлорбензоилпероксид, гидропероксид кумола, трет-бутил кумилпероксид, трет-бутилпербензоат, ди-трет-бутилпероксид, дикумилпероксид, 2,5-диметил-2,5-ди-трет-бутилпероксигексан, 2,5-диметил-2,5-ди-трет-бутилпероксигекс-3-ин, 4-метил-2,2-ди-трет-бутилпероксипентан и их сочетания.
[00124] Такие пероксидные соединения, как правило, используются в настоящем изобретении в количестве от около 0,1 до около 10 процентов по массе в расчете на общую массу композиции и предпочтительно от около 1 до около 5 процентов по массе.
[00125] При желании инициатор может быть капсулирован. Например, инициатор может представлять собой капсулированный пероксид, например, капсулированный бензоилпероксид.
[00126] Композиции для использования в настоящем изобретении могут дополнительно содержать загустители и/или наполнители.
[00127] Как отмечено выше, следует понимать, что композиция для использования в настоящем изобретении может включать в себя нереакционноспособные соединения, в том числе смолы. Такие компоненты не участвуют в реакции анаэробного отверждения. Они нереакционноспособны. Однако такие компоненты могут стать частью изделия, будучи включенными в него во время отверждения других компонентов. Примеры таких нереакционноспособных соединений включают в себя: белую сажу, полиэтилен, политетрафторэтилен (PTFE), слюду, полиамидный воск, диоксид титана, сульфат бария.
[00128] Настоящее изобретение также обеспечивает способы изготовления и использования уплотнительных материалов, а также продуктов реакции.
[00129] Композиции для использования в настоящем изобретении могут быть получены с использованием традиционных способов, известных специалисту в данной области техники. Например, компоненты композиции могут быть смешаны в любом подходящем порядке в соответствии с ролями и функциями, которые компоненты выполняют в композиции. Могут быть применены традиционные методы смешивания с использованием известных устройств.
[00130] (Мет)акрилатный компонент может составлять от около 25 до около 95 процентов по массе композиции или может составлять от около 40 до около 90 процентов по массе композиции, например, от 45 около до около 85 процентов, например, от около 45 до около 70 процентов по массе в расчете на общую массу композиции.
[00131] Нить может быть выполнена из любых подходящих натуральных или синтетических материалов, включая волокнистые материалы. Нить может представлять собой синтетический полимер, например, полиамид (например, нейлон), полипропилен, полиэфир, политетрафторэтилен или полифениленсульфид. Нить также может быть выполнена из натурального материала, например, из хлопка.
[00132] Другие возможные компоненты композиции для использования в настоящем изобретении включают в себя один или более компонентов, выбранных из инертных наполнителей, например, карбонат кальция, тальк, при необходимости реологических модификаторов (например, органоглины) и полимерных наполнителей, например, политетрафторэтилен (PTFE) или опционально полиметилметакрилат (PMMA), где PMMA предпочтительно используется в форме микрогранул.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[00133] Варианты выполнения изобретения будут описаны исключительно путем примера со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:
[00134] Фигура 1 представляет собой изображение испытательного узла, используемого в приведенном ниже разделе, описывающем эксперименты;
[00135] Фигура 2 представляет собой схематическое изображение сосуда и способа нанесения композиции на длинную гибкую нить;
[00136] Фигура 3 показывает результаты определения среднего крутящего момента срыва для Примера 2;
[00137] Фигура 4 показывает результаты определения среднего крутящего момента срыва для Примера 3; и
[00138] Фигура 5 показывает сравнительные результаты определения среднего крутящего момента срыва для Примера 4.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[00139] Пример композиций, которые могут рассматриваться в качестве основы (100%) для приготовления твердой анаэробной композиции, приведены ниже в Таблице 1:
| Компонент | мас.% |
| Смола | 25-50 |
| Мономер | 45-70 |
| Система отверждения | 4-6 |
| Итого | 100 |
Таблица 1: Твердая анаэробная композиция
[00140] Ключевым условием использования смол и мономеров является то, что они находятся в общем в твердой форме при комнатной температуре и имеют температуру плавления <100°C.
[00141] Общие примеры типов материалов, которые могут быть использованы, приведены ниже в Таблице 2.
| Смолы | Мономеры | Инициаторы |
| (Мет)акрилированные полиуретановые смолы с длинной цепью (молекулярная масса >2000 г/моль) | (Мет)акрилированные полиуретановые смолы с короткой цепью и температурой плавления 50-80°C | Пероксиды |
| Новолачные сложные виниловые эфиры | (Мет)акрилатные мономеры с температурой плавления 50-80°C | Капсулированные пероксиды |
| Капсулированные (мет)акрилатные мономеры |
Таблица 2: Примеры типов смол, мономеров и инициаторов, которые могут быть использованы для приготовления (100%) твердой анаэробной композиции.
Приготовление
[00142] Исходные материалы смешали при температуре, немного превышающей температуру плавления отдельных компонентов. После того, как композиция приобрела однородный внешний вид, ее охладили до комнатной температуры. В этот момент она приобрела твердую форму.
Пример 1
[00143] Пример синтеза смолы:
Загрузили Dynacoll 7380 (90,89 г), бутилированный гидрокситолуол (0,03 г), 4-метоксифенол (0,03 г) и фосфорную кислоту (0,007 г) в реакционный сосуд и перемешали при нагревании до 120°C. Понизили температуру и перемешивали в течение 20 минут при температуре 100°C. Добавили DBTDL (0,037 г) при перемешивании, а затем медленно добавили толуолдиизоцианат (6,28 г) в сосуд, поддерживая температуру 100°C на протяжении всей реакции. Продолжили перемешивание в течение 2-3 часов или до тех пор, пока мас.% изоцианата (NCO) не достиг равновесия. Титровали оставшийся NCO. Добавили 90% требуемого HEMA (~2,5 г) на основе титра. Добавили дилаурат дибутилолова (0,037 г). Продолжали реакцию в течении 3 часов и контролировали расход NCO посредством титрования. Если оставшийся NCO составил >0,2%, загрузили вторую часть HEMA. Прекратили реакцию, когда содержание NCO составило <0,2%.
[00144] После приготовления подходящей смолы исходные материалы смешали при температуре, немного превышающей температуру плавления отдельных компонентов. После того, как композиция приобрела однородный внешний вид, ее залили в сосуд, показанный на Фигуре 2. Затем через расплавленную адгезионную композицию протянули нить, в результате чего композиция покрыла/пропитала нить. Избыток адгезионной композиции удалили путем прохождения нити через другое небольшое отверстие в сосуде. Затем покрытую нить охладили до комнатной температуры, в результате чего получили анаэробную покрытую/пропитанную нить.
[00145] Подходящая нить может представлять собой одноволоконную или многоволоконную пряжу из полиамида или полипропилена.
Пример 2: Композиция
[00146] Следующая композиция была приготовлена, как в Примере 1.
| Материал | % |
| Дифункциональная метакрилированная полиуретановая смола из частично кристаллического полиола | 25,0 |
| 2-метакрилоксиэтилфенилуретан | 35,0 |
| RRT600 | 35,0 |
| Сахарин | 0,2 |
| Ацетилфенилгидразин | 0,2 |
| Малеиновая кислота | 0,2 |
| PEG 200 диметакрилат | 1,4 |
| микрокапсулы BPO | 4,0 |
| 100 | |
| Температура плавления | 70°C |
Фиксация резьбы:
[00147] Вышеуказанную композицию нанесли на пряжу из нейлона 6,6 плотностью 950 децитекс, как показано на Фигуре 2 и описано выше, для получения соотношения приблизительно 1 г анаэробной композиция на 1 г нити. Протестировали возможности фиксации резьбы на стандартных гаечных и болтовых узлах. Нить намотали на наружную резьбу в соответствии со стандартом DIN 267-27 так, чтобы после нанесения она не выходила за высоту резьбы. Определили крутящие моменты срыва в соответствии со стандартом ISO10964. Результаты этих испытаний показаны на Фигуре 3.
Уплотнение резьбы:
[00148] Использовали трубы и фитинги с нарезанной резьбой в соответствии со стандартом ISO 7-1. Используемые образцы для испытания имели следующие характеристики:
[00149] Ниппель с конической резьбой, изготовленный из стали, длиной 250 мм
[00150] Переходная втулка, изготовленная из ковкого чугуна с цинковым покрытием и цилиндрической резьбой
[00151] Втулка, изготовленная из ковкого чугуна с цинковым покрытием и цилиндрической резьбой
[00152] Заглушка, изготовленная из ковкого чугуна с цинковым покрытием и конической резьбой
[00153] Реакционноспособную нить нанесли на наружную резьбу компонентов так, чтобы каждая резьба была покрыта одной нитью. Протестировали возможности уплотнения резьбы в соответствии со стандартом EN 751-1 (для отверждающихся соединений). Следующие испытания проводили последовательно.
[00154] Используемый узел 1 для испытания показан на Фигуре 1 и включает в себя напорное соединение 2.
[00155] Реакционноспособную нить нанесли на наружную резьбу 3 испытуемых соединений 4, 5 и 6 так, чтобы на каждую резьбу приходилась одна нить. Образцы для испытания собрали, как показано на Фигуре 1, с использованием ключа с регулируемым крутящим моментом для обеспечения входного крутящего момента 150 Н·м. Испытание проводили при комнатной температуре.
[00156] Затем детали и, в частности, соединения последовательно протестировали в соответствии со стандартным отборочным испытанием EN751-1 следующим образом.
[00157] Испытание 1: Испытание на внутреннее давление после сборки
Образцы протестировали спустя 30-60 минут после сборки. Трубы погрузили в водяную ванну при температуре около 23°C. В образец для испытания подали сжатый воздух давлением 7,5 ± 3 бар (0,75 MПа ± 0,3 MПа). Определяли утечку газа по появлению пузырьков в течение периода погружения 5 минут, игнорируя пузырьки, появившиеся в первые 15 секунд погружения.
[00158] Испытание 2: Испытание на стойкость к горячей воде
Узлы для испытания наполовину наполнили водопроводной водой и закрыли переходную втулку заглушкой R ½ʺ, уплотненной тефлоновой лентой. Узлы поместили в печь при температуре 130°C в горизонтальном положении на 168 часов. По истечении этого периода узлы охладили до комнатной температуры за 2 часа, после чего сняли заглушку и слили воду. Затем повторили испытание на утечку при внутреннем давлении с использованием сжатого воздуха.
[00159] Испытание 3: Испытание на циклическое изменение температуры
Узлы для испытания поместили в температурную камеру при температуре 150°C на 22 часа, а затем охладили до 20°C за 2 часа. Повторили испытание на циклическое изменение температуры 5 раз. После чего образцы охладили до -20°C за 4 часа и нагрели до 20°C за 2 часа. Затем повторили испытание на утечку при внутреннем давлении с использованием сжатого воздуха.
Результаты приведены в таблице:
| № испытания | Соединение 1 (ссылочная позиция 4 на Фигуре 1) | Соединение 2 (ссылочная позиция 5 на Фигуре 1) | Соединение 3 (ссылочная позиция 6 на Фигуре 1) |
| 1 | нет утечек | нет утечек | нет утечек |
| 2 | нет утечек | нет утечек | нет утечек |
| 3 | нет утечек | нет утечек | нет утечек |
[00160] Пример 3
[00161] Следующая композиция была приготовлена, как в Примере 1:
| Материал | мас.% |
| Дифункциональная метакрилированная полиуретановая смола из частично кристаллического полиола | 50,0 |
| 2-метакрилоксиэтилфенилуретан | 34,0 |
| RRT600 | 10,0 |
| Сахарин | 0,2 |
| Ацетилфенилгидразин | 0,2 |
| Малеиновая кислота | 0,2 |
| PEG 200 диметакрилат | 1,4 |
| Гидропероксид кумола | 4,0 |
| 100 | |
| Температура плавления | 70°C |
Фиксация резьбы:
[00162] Вышеуказанную композицию нанесли на пряжу из нейлона 6,6 плотностью 950 децитекс, как показано на Фигуре 2 и описано выше, для получения соотношения приблизительно 1 г анаэробной композиция на 1 г нити. Протестировали возможности фиксации резьбы на стандартных гаечных и болтовых узлах. Нить намотали на наружную резьбу в соответствии со стандартом DIN 267-27 так, чтобы после нанесения она не выходила за высоту резьбы. Определили крутящие моменты срыва в соответствии со стандартом ISO10964. Результаты этих испытаний показаны на Фигуре 4.
Уплотнение резьбы:
[00163] Повторили процедуру, описанную выше для Примера 2, с композицией из настоящего примера и получили следующие результаты:
| № испытания | Соединение 1 (ссылочная позиция 4 на Фигуре 1) | Соединение 2 (ссылочная позиция 5 на Фигуре 1) | Соединение 3 (ссылочная позиция 6 на Фигуре 1) |
| 1 | нет утечек | нет утечек | нет утечек |
| 2 | нет утечек | нет утечек | нет утечек |
| 3 | нет утечек | нет утечек | нет утечек |
[00164] Пример 4: Сравнение композиции на основе гибкой полиуретановой метакрилатной смолы и композиции на основе кристаллической полиуретановой метакрилатной смолы
| Материал | Гибкая смола из частично кристаллического полиола (мас.%) | Кристаллическая смола из высококристаллического полиола (мас.%) |
| Дифункциональная метакрилированная полиуретановая смола | 50,0 | 50,0 |
| 2-метакрилоксиэтилфенилуретан | 34,0 | 34,0 |
| RRT600 | 10,0 | 10,0 |
| Система анаэробного жидкостного отверждения | 2,0 | 2,0 |
| Гидропероксид кумола | 4,0 | 4,0 |
| 100 | 100 | |
| Температура плавления | 70°C | 70°C |
Фиксация резьбы:
[00165] Вышеуказанные композиции нанесли на пряжу из нейлона 6,6 плотностью 950 децитекс, как показано на Фигуре 2 и описано выше, для получения соотношения приблизительно 1 г анаэробной композиции на 1 г нити. Протестировали возможности фиксации резьбы на стандартных гаечных и болтовых узлах. Нить намотали на наружную резьбу в соответствии со стандартом DIN 267-27 так, чтобы после нанесения она не выходила за высоту резьбы. Определили крутящие моменты срыва в соответствии со стандартом ISO10964. Результаты этих испытаний показаны на Фигуре 5.
[00166] Из вышеописанных испытаний понятно, что уплотнительные материалы в соответствии с настоящим изобретением явно обеспечивают преимущества по сравнению с другими композициями и тщательно разработаны для получения оптимальных свойств.
[00167] Выражения «содержит/содержащий» и выражения «имеющий/включающий в себя» при использовании в настоящем документе со ссылкой на настоящее изобретение используются для указания наличия заявленных признаков, целых чисел, этапов или компонентов, но не исключают наличия или возможности добавления одного или более других признаков, целых чисел, этапов, компонентов или их сочетаний.
[00168] Следует понимать, что определенные признаки изобретения, которые для наглядности описаны в контексте отдельных вариантов выполнения, также могут быть обеспечены в сочетании в одном варианте выполнения. С другой стороны, различные признаки изобретения, которые для краткости описаны в контексте одного варианта выполнения, также могут быть обеспечены по отдельности или в любом подходящем сочетании.
1. Уплотнительный материал для уплотнения соединений между охватываемой и охватывающей сопрягаемыми деталями, содержащий:
(a) длинную гибкую нить, подходящую для наматывания вокруг по меньшей мере одной из деталей, и
(b) уплотнительную композицию для соединений, содержащую анаэробно отверждаемую композицию в твердой форме,
причем гибкая нить покрыта анаэробно отверждаемой композицией, где отверждаемая композиция находится в твердой нелипкой форме.
2. Уплотнительный материал по п. 1, в котором отверждаемая композиция содержит отверждаемый компонент и необязательно имеет по меньшей мере одну функциональную группу, выбранную из акрилатов и метакрилатов и их сочетаний.
3. Уплотнительный материал по любому из предыдущих пунктов, в котором отверждаемая композиция представляет собой анаэробно отверждаемую композицию и содержит:
(a) анаэробно отверждаемый компонент; и
(b) отверждающий компонент для отверждения анаэробно отверждаемого компонента;
причем композиция имеет температуру плавления в диапазоне от около 30°C до около 100°C.
4. Уплотнительный материал по любому из предыдущих пунктов, в котором отверждаемая композиция имеет температуру плавления от около 40°C до около 100°C.
5. Уплотнительный материал по любому из предыдущих пунктов, в котором отверждаемая композиция имеет температуру плавления от около 50°C до около 100°C.
6. Уплотнительный материал по любому из предыдущих пунктов, в котором композиция содержит анаэробно отверждаемый компонент, который содержит анаэробно отверждаемый мономер.
7. Уплотнительный материал по любому из предыдущих пунктов, в котором композиция содержит анаэробно отверждаемый компонент, который содержит анаэробно отверждаемый мономер и смоляной компонент.
8. Уплотнительный материал по п. 7, в котором смоляной компонент является анаэробно отверждаемым.
9. Уплотнительный материал по п. 7 или 8, в котором каждый из смоляного компонента и анаэробно отверждаемого мономера имеет твердую форму и температуру плавления в диапазоне от около 30°C до около 100°C.
10. Уплотнительный материал по любому из пп. 7-9, в котором композиция обеспечена в форме, состоящей из по меньшей мере двух частей, и первая часть содержит смоляной компонент, а вторая часть содержит анаэробно отверждаемый мономер.
11. Уплотнительный материал по любому из пп. 7-10, в котором анаэробно отверждаемый компонент включает в себя продукт, полученный путем плавления смоляного компонента и анаэробно отверждаемого мономера, смешивания их и получения твердого смешанного продукта.
12. Уплотнительный материал по любому из предыдущих пунктов, в котором композиция содержит анаэробно отверждаемый компонент, причем анаэробно отверждаемый компонент присутствует в количестве от около 80 до около 99% по массе в расчете на общую массу композиции, например от около 93 до около 97% по массе в расчете на общую массу композиции.
13. Уплотнительный материал по любому из пп. 7-12, в котором смоляной компонент присутствует в количестве от около 10 до около 60% по массе в расчете на общую массу композиции, например от около 25 до около 50%, например от около 20 до около 30% по массе в расчете на общую массу композиции.
14. Уплотнительный материал по любому из пп. 7-13, в котором смоляной компонент выбран из: (мет)акрилированных полиуретановых смол с молекулярной массой около 2000 г/моль или более; новолачных смол с молекулярной массой около 2000 г/моль или более, (мет)акрилированных полиэфирных смол с молекулярной массой около 2000 г/моль или более и их сочетаний.
15. Уплотнительный материал по любому из пп. 7-14, в котором анаэробно отверждаемый мономер присутствует в количестве от около 40 до около 90%, например от около 45 до около 85%, например от около 45 до около 70% по массе в расчете на общую массу композиции.
16. Уплотнительный материал по любому из предыдущих пунктов, в котором композиция содержит анаэробно отверждаемый мономер, который содержит по меньшей мере одну акрилатную или метакрилатную сложноэфирную группу.
17. Уплотнительный материал по любому из предыдущих пунктов, в котором композиция содержит анаэробно отверждаемый компонент, и анаэробно отверждаемый компонент включает в себя по меньшей мере одно из: (мет)акрилированной полиуретановой смолы с молекулярной массой менее 1000 г/моль, (мет)акрилатных мономеров, включая капсулированные (мет)акрилатные мономеры; и их сочетаний.
18. Уплотнительный материал по любому из предыдущих пунктов, включающий в себя отверждающий компонент, который присутствует в количестве от около 0,1 до около 10%, например от около 1 до около 5%, например около 5% по массе в расчете на общую массу композиции, и/или в котором отверждающий компонент содержит капсулированный пероксид.
19. Уплотнительный материал по любому из предыдущих пунктов, в котором композиция не содержит растворитель или содержит растворитель в количестве менее 1% по массе в расчете на общую массу композиции и в котором растворитель представляет собой, например, органический растворитель или воду.
20. Уплотнительный материал по любому из предыдущих пунктов, в котором уплотнительная композиция для соединений обеспечена в отверждаемой твердой форме.
21. Уплотнительный материал по любому из предыдущих пунктов, в котором отверждаемая композиция имеет температуру повторного затвердевания в диапазоне от около 30 до около 50°C.
22. Уплотнительный материал по любому из предыдущих пунктов, содержащий уплотнительную композицию для соединений в количестве:
от около 5 до около 90% масс./масс., например от около 10 до около 80% масс./масс., предпочтительно, от около 20 до около 70% масс./масс., например от около 30 до около 65% масс./масс., возможно, от около 40 до около 60% масс./масс.,
и в котором длинная гибкая нить присутствует в количестве от около 10 до около 95% масс./масс., например от около 15 до около 80% масс./масс., предпочтительно от около 20 до около 70% масс./масс., например от около 30 до около 65% масс./масс., возможно от около 40 до около 60% масс./масс.
23. Уплотнительный материал по любому из предыдущих пунктов, в котором нить выполнена из одного или более следующих материалов: синтетический полимер такой, как полиамид (например, нейлон), полипропилен, полиэфир, политетрафторэтилен (PTFE), полифениленсульфид, или натуральный материал такой, как хлопок, и их сочетания.
24. Изделие, содержащее уплотнительный материал по любому из предыдущих пунктов, помещенный в раздаточное устройство, из которого уплотнительный материал может подаваться для непосредственного нанесения на уплотняемое соединение.
25. Способ нанесения уплотнительной композиции для соединений, содержащей отверждаемую композицию, на длинную гибкую нить, включающий стадии, на которых:
(a) плавят отверждаемую композицию; и
(b) наносят отверждаемую композицию в расплавленной форме на длинную гибкую нить,
где способ обеспечивает уплотнительный материал по любому из пп. 1-23.
26. Способ по п. 25, в котором нанесение отверждаемой композиции в расплавленной форме на длинную гибкую нить реализуют путем протягивания длинной гибкой нити через массу отверждаемой композиции в расплавленной форме.
27. Способ уплотнения соединений между охватываемой и охватывающей сопрягаемыми деталями, включающий стадии, на которых:
(a) обеспечивают уплотнительный материал, содержащий:
(i) длинную гибкую нить, подходящую для наматывания вокруг по меньшей мере одной из деталей, и
(ii) уплотнительную композицию для соединений, содержащую анаэробно отверждаемую композицию в твердой форме,
причем гибкая нить покрыта анаэробно отверждаемой композицией, где отверждаемая композиция находится в твердой нелипкой форме;
(b) наматывают уплотнительный материал вокруг по меньшей мере одной из деталей; и
(c) сопрягают (соединяют) детали для уплотнения соединения уплотнительным материалом.
