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BR112019022586B1 - Elementos de peneiramento, métodos de fabricação e composições termoplásticas dos mesmos - Google Patents

Elementos de peneiramento, métodos de fabricação e composições termoplásticas dos mesmos Download PDF

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BR112019022586B1
BR112019022586B1 BR112019022586-2A BR112019022586A BR112019022586B1 BR 112019022586 B1 BR112019022586 B1 BR 112019022586B1 BR 112019022586 A BR112019022586 A BR 112019022586A BR 112019022586 B1 BR112019022586 B1 BR 112019022586B1
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BR
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tpu
sieving
area
elements
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BR112019022586-2A
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Inventor
James R. Colgrove
Keith Wojchiechowski
Original Assignee
Derrick Corporation
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Publication date
Application filed by Derrick Corporation filed Critical Derrick Corporation
Publication of BR112019022586A2 publication Critical patent/BR112019022586A2/pt
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Abstract

São reveladas composições de poliuretano termoplástico (TPU), métodos para a produção de composições de TPU, métodos de uso de composições de TPU e aparelhos produzidos a partir deles. As composições de TPU reveladas incluem um polímero de poliuretano termoplástico, um estabilizador de calor, um agente de fluxo e um material de reforço. O reforço pode ser uma fibra de vidro. As composições de TPU reveladas têm estabilidade térmica melhorada e propriedades de fluxo melhoradas, adequadas para moldagem por injeção de artigos de fabricação que têm uma grande pluralidade de aberturas ou poros finos. Os artigos produzidos a partir da composição têm estabilidade térmica, resistência à abrasão e resistência química superiores. Os artigos exemplificativos incluem membros de peneiramento para máquinas de peneiramento vibratórias.

Description

[0001] Este pedido reivindica o benefício dos Pedidos de Patente Provisórios com números de série U.S. 62/492.054, depositado em 28 de abril de 2017, e U.S. 62/500.262, depositado em 2 de maio de 2017, cujo conteúdo inteiro é incorporado ao presente documento a título de referência, e cuja prioridade é reivindicada no presente documento.
SUMÁRIO DOS DESENHOS
[0002] A Figura 1 é uma vista superior isométrica de um elemento de peneira, de acordo com uma modalidade.
[0003] A Figura 1A é uma vista superior do elemento de peneira mostrado na Figura 1, de acordo com uma modalidade.
[0004] A Figura 1B é uma vista isométrica inferior do elemento de peneira mostrado na Figura 1, de acordo com uma modalidade.
[0005] A Figura 1C é uma vista inferior do elemento de peneira mostrado na Figura 1, de acordo com uma modalidade.
[0006] A Figura 2 é uma vista superior ampliada de uma porção de ruptura do elemento de peneira mostrado na Figura 1, de acordo com uma modalidade.
[0007] A Figura 3 é uma vista isométrica de uma subgrade final que mostra os elementos de peneira antes da fixação na subgrade final, de acordo com uma modalidade.
[0008] A Figura 3A é uma vista isométrica explodida da subgrade final mostrada na Figura 3, que tem os elementos de peneira fixados nela, de acordo com uma modalidade.
[0009] A Figura 4 ilustra uma montagem de peneiramento exemplificativa, que foi gerada a partir de membros de peneiramento e estruturas de subgrade, conforme descrito abaixo, em referência às Figuras 1 a 3A, de acordo com uma modalidade.
[0010] A Figura 5 ilustra os resultados dos testes de campo reais das montagens de peneiramento, de acordo com uma modalidade.
DESCRIÇÃO DE MODALIDADES
[0011] Esta revelação, em geral, refere-se às composições, aos aparelhos, aos métodos e aos usos de poliuretanos termoplásticos (TPU). As composições de TPU da modalidade revelada podem ser usadas em processos de moldagem por injeção para gerar membros de peneiramento para uso em máquinas de peneiramento vibratórias. As máquinas de triagem vibratórias fornecem uma capacidade de excitar uma peneira instalada, de modo que os materiais colocados na peneira possam ser separados para um nível desejado. Os materiais superdimensionados são separados dos materiais subdimensionados. As composições e os membros de peneiramento revelados podem ser usados em áreas de tecnologia relacionadas à indústria de petróleo, separação de gás/ óleo, mineração, purificação de água e outras aplicações industriais relacionadas.
[0012] As modalidades reveladas fornecem membros de peneiramento que atendem às exigências de demanda, como: aberturas finas de aproximadamente 43 μm a aproximadamente 100 μm, que efetivamente peneiram partículas de tamanho similar; peneiras de área grande da ordem de vários metros quadrados (pés quadrados), com grande área de peneiramento aberta, da ordem de 30% a 35%; peneiras que são térmica e mecanicamente estáveis, que podem suportar condições adversas durante a operação, como carregamento por compressão (por exemplo, forças de 680 kg (1.500 libras) a 11.360 kg (3.000 libras), aplicadas às bordas dos membros de peneiramento e acelerações vibracionais de até 98 m/s (10 G) e carregamento de materiais de alta temperatura (por exemplo, entre 37 °C e 94 °C), com cargas significativas de peso e condições químicas e abrasivas adversas dos materiais que são peneirados.
[0013] Os materiais e métodos da modalidade revelados fornecem uma abordagem híbrida, na qual elementos de peneiramento pequenos são micromoldados com uso de materiais de TPU revelados para gerar, de forma confiável, recursos finos da ordem de 43 μm a aproximadamente 100 μm para produzir elementos de peneiramento que têm área de peneiramento aberta grande. Os materiais de TPU revelados, conforme discutido em mais detalhes abaixo, incluem modalidades que apresentam quantidades otimizadas de reforço, estabilizador de calor e agente de fluxo como aditivos ao poliuretano termoplástico apropriado. Esses aditivos, por sua vez, permitem que os elementos de peneira pequenos sejam fixados, com segurança, como por meio de soldagem a laser, às estruturas da subgrade, para fornecer estabilidade mecânica que pode suportar grandes carregamentos mecânicos e acelerações mencionados acima. Por exemplo, as fibras de vidro podem ser usadas como material de reforço, o que permite o fortalecimento do material de TPU e, por sua vez, permite que os elementos da tela sejam fixados, com segurança, às estruturas da subgrade com maior estabilidade estrutural. No entanto, a adição de grandes quantidades de fibras de vidro pode levar a uma dificuldade crescente na soldagem a laser, uma vez que as propriedades de refração do vidro fornecem obstáculos aos sistemas a laser. Qualquer quantidade de aditivo também exigirá necessariamente a diluição do uretano termoplástico. Da mesma forma, deve ser adicionada uma quantidade mínima, mas eficaz, de estabilizador de calor, em que o aditivo deve ter uma quantidade suficiente para permitir que a estrutura final suporte a adição de materiais de alta temperatura, conforme descrito acima.
[0014] Conforme discutido em mais detalhes abaixo, a quantidade de aditivos, nas composições de TPU reveladas, também pode variar com base na espessura T desejada dos elementos de superfície do elemento de peneiramento, conforme discutido em detalhes nos Pedidos de Patente n° U.S. 15/965.195 e U.S. 62/648.771, que são incorporados ao presente documento, a título de referência. Por exemplo, conforme discutido no Pedido de Patente n° U.S. 15/965.195, nos Parágrafos [00366] a [00373] e nas Tabelas 1 a 4 correspondentes, a espessura T dos elementos de superfície do elemento de peneiramento pode variar em um esforço para maximizar a porcentagem de área aberta na montagem geral da peneira, o que permite maior eficácia da montagem de peneiramento, quando em uso.
[0015] Uma pluralidade dessas estruturas de subgrade otimizadas pode, então, ser montada em estruturas de peneiramento com áreas de superfície grandes, da ordem de vários metros quadrados (pés quadrados). As montagens de peneira, com base nas composições de TPU reveladas, podem ser utilizadas, por exemplo, da maneira descrita nos Pedidos de Patente n° U.S. 15/965.195 e U.S. 62/648.771. Por exemplo, conforme descrito no Pedido de Patente n° U.S. 15/965.195, nos Parágrafos [0017] a [0021] do Relatório Descritivo, a armação da grade, com base nas composições de TPU reveladas, pode fornecer a durabilidade necessária contra danos ou deformação sob os impactos da carga vibratória substancial a que é submetida, quando presa a uma máquina de peneiramento vibratória. As subgrades, quando montadas para formar a montagem completa da peneira, são fortes o suficiente, não apenas para suportar as forças necessárias para prender a montagem de peneira na máquina de peneiramento vibratória, mas também para suportar as condições extremas que podem estar presentes no carregamento vibratório. Conforme discutido, em detalhes, nos parágrafos [00280] a [00282] do Relatório Descritivo do Pedido de Patente n° U.S. 15/965.195, um método preferencial de preensão dos elementos de peneira na subgrade pode incluir soldagem a laser das barras de fusão dispostas nas subgrades. As composições de TPU reveladas, por essa razão, podem ser utilizadas para criar o aparelho de peneiramento vibratório referenciado, com capacidade de suportar as condições extremas discutidas no presente documento e no Pedido de Patente n° U.S. 15/965.195.
[0016] As montagens de tela com base nas composições de TPU reveladas também podem ser configuradas para serem montadas em máquinas de peneiramento vibratórias descritas nas Patentes n° U.S. 7.578.394; U.S. 5.332.101; U.S. 6.669.027; U.S. 6.431.366; e U.S. 6.820.748. Tais montagens de peneira podem incluir: porções laterais ou barras aglutinantes que incluem membros em forma de U configurados para receber membros de tensionamento do tipo montagem excessiva, conforme descrito na Patente n° U.S. 5.332.101; porções laterais ou barras aglutinantes que incluem aberturas de recepção de dedos configuradas para receber tensionamento do tipo montagem, conforme descrito na Patente n° U.S. 6.669.027; membros laterais ou barras aglutinantes para carregamento por compressão, conforme descrito na Patente n° U.S. 7.578.394; ou pode ser configurado para fixação e carregamento em máquinas de várias camadas, como as máquinas descritas na Patente n° U.S. 6.431.366.
[0017] As montagens de peneira e/ou elementos de peneiramento, com base nas composições de TPU reveladas, também podem ser configuradas para incluir os recursos descritos na Patente n° U.S. 8.443.984, o que inclui as tecnologias de montagem de guia, descritas no presente documento, e as tecnologias de painel pré-formado, descritas no presente documento. Ainda, adicionalmente, as montagens de peneira e os elementos de peneiramento, com base nas composições de TPU reveladas, podem ser configurados para serem incorporados às tecnologias de pré-peneiramento, compatíveis com estruturas de montagem e as configurações de peneira, descritas nas Patentes n° U.S. 5.332.101; U.S. 4.882.054; U.S. 4.857.176; U.S. 6.669.027; U.S. 7.228.971; U.S. 6.431.366; U.S. 6.820.748; U.S. 8.443.984; e U.S. 8.439.203. A revelação de cada um desses documentos de patentes, juntamente com suas famílias e pedidos de patentes relacionados, e as patentes e os pedidos de patentes mencionados nesses documentos, são expressamente incorporados ao presente documento, a título de referência, em sua totalidade.
MODALIDADES DE PENEIRA EXEMPLIFICATIVAS
[0018] Os membros de peneiramento, fabricados a partir de polímeros de consolidação a quente e termoplásticos, são descritos nos documentos de patente mencionados acima (isto é, o Pedido de Patente Provisória n° de Série U.S. 61/652.039 e U.S. 61/714.882; o Pedido de Patente n° U.S. 13/800.826; a Patente n° U.S. 9.409.209; a Patente n° U.S. 9.884.344; e o Pedido de Patente U.S. 15/851.099), cujas revelações são incorporadas ao presente documento, a título de referência, em sua totalidade.
[0019] As Figuras 1 a 3A ilustram os exemplos de modalidades de peneiramento geradas por processos de moldagem por injeção, com uso de composições de TPU reveladas. As Figuras 1 a 1C mostram um elemento de peneira 416 de uma modalidade, que tem porções de extremidade de elemento de peneira 20 substancialmente paralelas e porções laterais de elemento de peneira 22 substancialmente paralelas, que são substancialmente perpendiculares às porções de extremidade de elemento de peneira 20. O elemento de peneira 416 pode incluir uma pluralidade de contraorifícios afunilados 470, o que pode facilitar a extração do elemento de peneira 416 de um molde, conforme descrito, em mais detalhes, nos documentos de patente mencionados acima. O elemento de peneira 416 pode incluir adicionalmente aberturas de localização 424, que podem estar localizadas no centro do elemento de peneira 416 e em cada um dos quatro cantos do elemento de peneira 416. As aberturas de localização 424 são úteis para fixar o elemento de peneira 416 às estruturas de subgrade, conforme descrito em mais detalhes abaixo, em referência às Figuras 3 e 3A.
[0020] Conforme mostrado nas Figuras 1 e 1A, o elemento de peneira 416 tem uma superfície de peneiramento 13 que inclui elementos de superfície sólidos 84 que se estendem de forma paralela às porções de extremidade do elemento de peneira 20 e que formam aberturas de peneira 86, como também mostrado na vista em primeiro plano da Figura 2, conforme descrito em mais detalhes abaixo.
[0021] As Figuras 1B e 1C mostram uma vista inferior do elemento de peneira 416, que tem um primeiro membro de sustentação de elemento de peneira 28 que se estende entre as porções de extremidade 20 e que é substancialmente perpendicular às porções de extremidade 20. A Figura 1B também mostra um segundo membro de sustentação de elemento de peneira 30, perpendicular ao primeiro membro de sustentação de elemento 28 que se estende entre as porções de borda lateral 22, que é aproximadamente paralelo às porções de extremidade 20 e que é substancialmente perpendicular às porções laterais 22. O elemento de peneira pode incluir adicionalmente uma primeira série de membros de reforço 32, substancialmente paralelos às porções de borda lateral 22, e uma segunda série de membros de reforço 34, substancialmente paralelos às porções de extremidade 20. As porções de extremidade 20, as porções de borda lateral 22, o primeiro membro de sustentação de peneira 28, o segundo membro de sustentação de peneira 30, a primeira série de membros de reforço 32 e a segunda série de membros de reforço 34 estabilizam estruturalmente os elementos de superfície de peneira 84 e as aberturas de peneira 86, durante vários carregamentos, o que inclui a distribuição de uma força de compressão e/ou condições de carregamento vibratório.
[0022] Conforme mostrado nas Figuras 1B e 1C, o elemento de peneira 416 pode incluir uma ou mais disposições de adesão 472, que podem incluir uma pluralidade de extensões, cavidades ou uma combinação de extensões e cavidades. Nesse exemplo, a disposição de adesão 472 é uma pluralidade de bolsas de cavidade. A disposição de adesão 472 é configurada ser correspondente às disposições de adesão complementares de uma estrutura de subgrade. Por exemplo, a estrutura de subgrade 414 (mostrada nas Figuras 3 e 3A) tem uma pluralidade de barras de fusão, 476 e 478, que correspondem às bolsas de cavidade 472 do elemento de peneira 416, conforme descrito em mais detalhes abaixo, em referência às Figuras 3 e 3A.
[0023] Conforme ilustrado na Figura 2, as aberturas de peneiramento 86 podem ser fendas alongadas que têm um comprimento L e uma largura W, separadas por elementos de superfície 84 que têm uma espessura T. A espessura T pode variar, dependendo da aplicação de peneiramento e da configuração das aberturas de peneiramento 86. A espessura T pode ser escolhida para ser de aproximadamente 76 μm a cerca de 508 μm (isto é, cerca de 0,003 polegadas a cerca de 0,020 polegadas), dependendo da área de peneiramento aberta desejada e da largura W das aberturas de peneiramento 86. Em uma modalidade exemplificativa, a espessura T dos elementos de superfície pode ser de 381 μm (isto é, 0,015 polegadas). No entanto, as propriedades das composições de TPU reveladas permitem a formação de elementos de superfície mais finos, como elementos de superfície que têm uma espessura T de 177,8 μm (isto é, 0,007 polegadas). Quanto menor a espessura T, dos elementos da superfície, maior a área de peneiramento do elemento da peneira. Por exemplo, uma espessura T de 356 μm (0,014 polegadas) fornecerá um elemento de peneira que é cerca de 10 a 15% aberto, enquanto uma espessura T de 76 μm (0,003 polegadas) fornecerá um elemento de peneira que é cerca de 30 a 35% aberto, o que aumenta, desse modo, a área de peneiramento aberta.
[0024] Conforme mencionado acima, as aberturas de peneiramento 86 têm uma largura W. Em modalidades exemplificativas, a largura W pode ser de aproximadamente 38 μm a aproximadamente 150 μm (isto é, cerca de 0,0015 a 0,0059 polegadas) entre as superfícies internas de cada elemento da superfície de peneira 84. As razões de comprimento para largura das aberturas podem ser de 1:1 (isto é, que corresponde a poros arredondados) a 120:1 (isto é, fendas estreitas longas). Em modalidades exemplificativas, as aberturas podem ser, de preferência, retangulares e podem ter uma relação de comprimento/ largura entre cerca de 20:1 (por exemplo, comprimento 860 μm; largura 43 μm) a cerca de 30:1 (ou seja, comprimento cerca de 1.290 μm e largura cerca de 43 μm). As aberturas de peneiramento não precisam ser retangulares, mas podem ser moldadas por injeção termoplástica para incluir qualquer formato adequado em uma aplicação específica de peneiramento, o que inclui aproximadamente quadrado, circular e/ou oval.
[0025] Conforme descrito em mais detalhes abaixo, para maior estabilidade, os elementos de superfície da peneira 84 podem incluir materiais de fibra integrais (por exemplo, fibras de vidro) que podem se estender de forma substancialmente paralela até as porções de extremidade 20. O elemento de peneira 416 pode ser uma peça única termoplástica moldada por injeção. O elemento de tela 416 também pode incluir várias peças termoplásticas moldadas por injeção, cada uma configurada para abranger uma ou maior aberturas de grade. A utilização de pequenos elementos de peneira termoplásticos moldados por injeção 416, que são fixados em uma armação de grade, conforme descrito abaixo, fornece vantagens substanciais sobre montagens de peneira anteriores, conforme descrito, em mais detalhes, nos documentos de patente acima mencionados.
[0026] As Figuras 3 e 3A ilustram um processo para fixar os elementos de peneira 416 em uma unidade de subgrade final 414, de acordo com uma modalidade. Os elementos de peneira 416 podem ser alinhados com a unidade de subgrade final 414 através dos membros de fixação alongados 444 (da subgrade 414) que se engatam às aberturas de localização 424, na parte inferior do elemento de peneira 416 (por exemplo, consultar as Figuras 1 a 1C). Em relação a isso, os membros de fixação alongados 444 da subgrade 414 passam para as aberturas de localização de elemento de peneira 424 do elemento de peneira 416. Os membros de fixação alongados 444 da subgrade final 414 podem, então, ser fundidos para preencher os orifícios afunilados das aberturas de fixação do elemento de peneira 424, para prender, desse modo, o elemento de peneira 416 à unidade de subgrade 414. A fixação através dos membros de fixação alongados 444 e das aberturas de localização de elemento de peneira 424 é apenas um método para fixar o membro de peneira 416 à subgrade 414.
[0027] Alternativamente, o elemento de peneira 416 pode ser preso à unidade de subgrade final 414 com uso de adesivos, prendedores e aberturas de prendedores, soldagem a laser, etc. Conforme descrito acima, as barras de fusão 476 e 478, da subgrade 414 (por exemplo, consultar as Figuras 3 e 3A), podem ser configuradas para serem encaixadas nas bolsas da cavidade 472 do elemento de peneira 416 (por exemplo, consultar as Figuras 1 a 3C). Mediante a aplicação de calor (por exemplo, através de soldagem a laser, etc.), as barras de fusão 476 e 478 podem ser fundidas para formar uma ligação entre o elemento de peneira 416 e a subgrade 414, depois do resfriamento.
[0028] A disposição dos elementos de peneira 416 em subgrades (por exemplo, subgrade 414), que também podem ser moldadas por injeção termoplástica, permite a fácil construção de montagens de peneira completas com aberturas de peneiramento muito finas. A disposição dos elementos de peneira 416 em subgrades também permite variações substanciais no tamanho geral e/ou na configuração da montagem de peneira 10, que pode variar, o que inclui subgrades maiores ou menores, ou subgrades com formatos diferentes, etc. Além disso, uma montagem de peneira pode ser construída com uma variedade de tamanhos de abertura de peneiramento, ou um gradiente de tamanhos de abertura de peneiramento simplesmente por meio de incorporação de elementos de peneira 416, com aberturas de peneiramento de tamanhos diferentes em subgrades e por meio de união das subgrades para formar a configuração desejada.
[0029] As peneiras descritas acima, em referência às Figuras 1 a 3, e reveladas nos documentos de patente de referência acima, têm aberturas de peneiramento pequenas, adequadas para uso como membros de peneiramento. As composições de TPU reveladas permitem adicionalmente que essas telas funcionem de forma eficaz em cada uma das seguintes áreas-chave: estabilidade estrutural e durabilidade; capacidade de suportar carregamento do tipo de compressão; capacidade de suportar altas temperaturas; vida útil prolongada, apesar de potenciais abrasões, cortes ou rasgos; e métodos de fabricação que não sejam excessivamente complicados, demorados ou propensos a erros.
[0030] Existe, desse modo, a necessidade de composições de TPU melhoradas, que têm propriedades químicas melhoradas, as quais podem ser formadas por meio de moldagem por injeção em membros de peneiramento, e montagens de peneiramento, que têm propriedades físicas melhoradas.
[0031] As composições reveladas, em geral, incluem um material de TPU, um estabilizador de calor, selecionado para otimizar a resistência ao calor da composição, um agente de fluxo, selecionado para otimizar o uso da composição na moldagem por injeção, e um material de reforço, selecionado para otimizar a rigidez do material compósito resultante. O reforço pode ser incluído em uma quantidade inferior a cerca de 10% em peso do TPU. Em uma modalidade, o reforço é fornecido em uma quantidade de cerca de 7% em peso do TPU. Em outras modalidades exemplificativas, o reforço é fornecido em quantidades inferiores a cerca de 7%, inferiores a cerca de 5% ou inferiores a cerca de 3% do peso da TPU.
[0032] Um exemplo de um material de reforço inclui fibras de vidro. As fibras de vidro podem ser introduzidas em uma quantidade que permita o uso da composição na moldagem por injeção, melhore a rigidez da composição mediante o endurecimento, aumente a resistência à temperatura do produto final e, ainda, não impeça a soldagem a laser, da composição, em outros materiais.
[0033] Um comprimento inicial de fibras de vidro pode estar entre cerca de 1,0 mm e cerca de 4,0 mm. Em uma modalidade, as fibras de vidro têm um comprimento inicial de cerca de 3,175 mm (isto é, 1/8 de polegada). As fibras de vidro também podem ter um diâmetro inferior a cerca de 20 μm, como entre cerca de 2 μm e cerca de 20 μm. Em uma modalidade exemplificativa, as fibras de vidro têm um diâmetro entre cerca de 9 μm e cerca de 13 μm.
[0034] O material de TPU pode ser produzido a partir de um pré-polímero de monômero de isocianato livre de baixo teor. Em uma modalidade exemplificativa, o pré-polímero de monômero de isocianato livre de baixo teor pode ser escolhido para ser di-isocianato de p-fenileno. Em modalidades adicionais, outros pré-polímeros podem ser escolhidos. O TPU pode ser gerado primeiro por meio de reação de um pré-polímero de uretano com um agente de cura. O pré-polímero de uretano pode ser escolhido para ter um teor de monômero de poli-isocianato livre de menos de 1% em peso.
[0035] O material resultante pode, então, ser processado termicamente por extrusão, a temperaturas de 150 °C, ou maior, para formar o polímero de TPU. O pré-polímero de uretano pode ser preparado a partir de um monômero de poli- isocianato e um poliol que inclui alcano diol, poliéter poliol, poliéster poliol, policaprolactona poliol e/ou policarbonato poliol. Em uma modalidade exemplificativa, o agente de cura pode incluir um diol, um triol, um tetrol, um alquileno poliol, um poliéter poliol, um poliéster poliol, uma policaprolactona poliol, um policarbonato poliol, uma diamina ou um derivado de diamina.
[0036] De acordo com uma modalidade, o estabilizador de calor, mencionado acima, pode ser incluído em uma quantidade de cerca de 0,1% a cerca de 5% em peso do TPU. O estabilizador de calor pode ser um antioxidante fenólico estericamente impedido. O antioxidante fenólico estericamente impedido pode ser o tetrakis(3-(3,5-di-terc-butil-4-hidroxifenil)propionato) de pentaeritritol (registro CAS 6683-19-8). Opcionalmente, um estabilizador de luz ultravioleta (UV) pode ser incluído. Em algumas modalidades, o estabilizador de calor também servirá como estabilizador de luz UV.
[0037] De acordo com uma modalidade, o agente de fluxo, mencionado acima, pode ser incluído em uma quantidade de cerca de 0,1% a cerca de 5% em peso do TPU. O agente de fluxo pode ser escolhido para ser uma cera de etileno esteramida. A cera de etileno esteramida pode incluir octadecanamida, N,N’-1,2- etanodi-ilbis (registro CAS 110-30-5) e ácido esteárico (registro CAS 57-11-4). Em outras modalidades, outros agentes de fluxo podem ser escolhidos.
[0038] De acordo com uma modalidade, as fibras de vidro, mencionadas acima, podem ter um diâmetro ou uma largura entre cerca de 2 e cerca de 20 μm, entre cerca de 9 e cerca de 13 μm, ou podem ter um diâmetro ou uma largura de cerca de 11 μm. As fibras de vidro podem ter um comprimento inicial entre cerca de 3,1 mm e cerca de 3,2 mm. Um comprimento médio final das fibras de vidro, em um estado endurecido depois da moldagem por injeção, pode ser inferior a cerca de 1,5 mm, devido à ruptura das fibras durante o processamento.Em um estado endurecido final, depois da moldagem por injeção, as fibras podem ser caracterizadas por uma distribuição de comprimentos que variam de cerca de 1,0 mm a cerca de 3,2 mm, sendo que algumas fibras permanecem intactas.
[0039] As modalidades reveladas incluem métodos de produção e uso de composições de TPU adequadas para uso na moldagem por injeção de artigos de fabricação que têm poros finos. Os métodos da modalidade incluem promover a reação de um TPU, um estabilizador de calor, um agente de fluxo e um material de reforço, a uma temperatura superior a cerca de 150 °C, para gerar uma composição de TPU. O reforço pode incluir uma fibra de vidro que tem um diâmetro entre cerca de 2 μm e cerca de 20 μm, em uma quantidade selecionada para otimizar a rigidez dos artigos de fabricação moldados a partir da composição de TPU. O TPU pode ser TPU de policarbonato. O TPU pode ser um pré-polímero antes da etapa de reação. A fibra de vidro pode estar presente em uma quantidade entre cerca de 1% e cerca de 10% em peso do TPU. Em uma modalidade, a fibra de vidro pode estar presente em uma quantidade de cerca de 7% em peso do TPU.
[0040] Os artigos de fabricação moldados a partir das composições reveladas no presente documento são adequados para serem unidos por vários métodos, que inclui a soldagem a laser. Em relação a isso, os artigos resultantes podem ser soldados a laser em outros artigos, como estruturas de sustentação.
[0041] Os artigos exemplificativos de fabricação incluem membros para peneiras vibratórias de agitador, conforme descrito acima. O material de TPU revelado, descrito acima, pode, então, ser usado em um processo de moldagem por injeção para gerar um membro de peneiramento. Em relação a isso, o material de TPU pode ser introduzido/ injetado em um molde adequadamente projetado, a uma temperatura elevada. A temperatura pode ser escolhida para ser uma temperatura na qual o material de TPU tenha uma viscosidade suficientemente reduzida, para permitir que o material flua para o molde. Após o resfriamento, o membro de peneiramento solidificado resultante pode ser removido do molde.
[0042] O membro de peneiramento resultante pode ser projetado para ter uma pluralidade de aberturas que têm larguras de abertura que variam de 38 μm a cerca de 150 μm. As peneiras com tais aberturas podem ser usadas para remover partículas de vários fluidos industriais para filtrar/ limpar os fluidos. As partículas que são maiores do que as larguras das aberturas de peneiramento podem ser removidas com eficácia. As propriedades térmicas desejáveis do material de TPU permitem que os membros de peneiramento produzidos a partir do material de TPU peneirem de forma eficaz as partículas a temperaturas elevadas (por exemplo, temperaturas de serviço de até cerca de 82 a 94 °C).
[0043] As características das composições de TPU reveladas, e produtos gerados a partir dela, incluem características de temperatura e fluxo que facilitam a produção de estruturas muito finas e de alta resolução com uso de técnicas como moldagem por injeção. Os produtos finais resultantes também possuem excelente estabilidade térmica a temperaturas operacionais elevadas (por exemplo, até cerca de 94 °C. As estruturas resultantes também exibem rigidez estrutural suficiente para suportar o carregamento por compressão, enquanto mantêm aberturas pequenas que permitem o peneiramento de material particulado em escala de mícrons. As estruturas geradas a partir de materiais e TPU também exibem corte, rasgo e resistência à abrasão, bem como resistência química em ambientes ricos em hidrocarbonetos (por exemplo, ambientes que incluem hidrocarbonetos, como óleo diesel).
POLIURETANOS TERMOPLÁSTICOS
[0044] As modalidades reveladas fornecem composições termoplásticas que incluem poliuretanos, que são uma classe de plásticos macromoleculares conhecidos como polímeros. Em geral, polímeros, como poliuretanos, incluem unidades menores e repetitivas, conhecidas como monômeros. Os monômeros podem ser quimicamente ligados de ponta a ponta para formar uma molécula principal de cadeia longa primária, com ou sem grupos laterais ligados. Em uma modalidade exemplificativa, os polímeros de poliuretano podem ser caracterizados por uma estrutura principal molecular que inclui grupos carbonato (-NHCO2), por exemplo.
[0045] Embora, em geral, categorizadas como plásticos, as composições termoplásticas incluem cadeias de polímeros que não são covalentemente ligadas ou reticuladas entre si. Essa falta de reticulação da cadeia polimérica permite que os polímeros termoplásticos sejam fundidos, quando submetidos a temperaturas elevadas. Além disso, os termoplásticos são termoformados de forma reversível, o que significa que podem ser fundidos, formados em uma estrutura desejada e fundidos novamente por inteiro, ou em parte, posteriormente. A capacidade de fundir novamente termoplásticos permite o processamento a jusante opcional (por exemplo, reciclagem) de artigos gerados a partir de termoplásticos. Tais artigos à base de TPU também podem ser fundidos em localizações distintas, por meio de aplicação de uma fonte de calor a uma localização específica em um artigo. Em relação a isso, os artigos gerados a partir da composição de TPU revelada são passíveis de união com uso de soldagem (por exemplo, soldagem a laser) para prender, de forma eficaz, os membros de peneiramento baseados em TPU às armações de peneiramento adequadas.
[0046] Os materiais de TPU revelados exibem propriedades desejáveis sob condições extremas de temperatura e ambientes químicos agressivos. Em modalidades exemplificativas, tais materiais de TPU podem ser produzidos a partir de um pré-polímero (LF) de monômero de isocianato livre de baixo teor. Um pré- polímero (LF) exemplificativo pode incluir um di-isocianato de p-fenileno (PPDI), com baixo teor de isocianato livre. Em outras modalidades, pré-polímeros diferentes adequados podem ser utilizados.
[0047] Os materiais de TPU exemplificativos podem ser gerados conforme a seguir. O polímero de TPU pode ser produzido por meio de reação de um pré- polímero de uretano, que tem um teor de monômero de poli-isocianato livre inferior a 1% em peso, com um agente de cura. O material resultante pode, então, ser processado termicamente por extrusão, a temperaturas de 150 °C (ou maior), para formar o material de TPU. O pré-polímero de uretano pode ser preparado a partir de um monômero de poli-isocianato e um poliol que inclui um alcano diol, um poliéter poliol, um poliol poliéster, uma policaprolactona poliol e/ou policarbonato poliol. O agente de cura pode incluir um diol, um triol, um tetrol, um alquileno poliol, um poliéter poliol, um poliéster poliol, um policaprolactona poliol, um policarbonato poliol, uma diamina ou um derivado de diamina.
[0048] Os materiais de TPU revelados podem, então, ser combinados com um estabilizador de calor, um agente de fluxo e um material de reforço, de acordo com várias modalidades. Em modalidades adicionais, outros aditivos podem ser incluídos, conforme necessário.
[0049] Em geral, as modalidades reveladas fornecem composições de TPU que podem ser formadas por meio de reação de um poliol com um poli-isocianato e um extensor de cadeia de polímero. As modalidades exemplificativas incluem métodos e processos de produção sintéticos para produção de composições de TPU. Os métodos revelados podem incluir a reação de monômeros, agentes de cura e extensores de cadeia em um recipiente de reação para formar pré-polímeros. Os métodos revelados podem incluir adicionalmente a formação de pré-polímeros por meio de reação de um di-isocianato (OCN-R-NCO) com um diol (HO-R-OH). A formação de um pré-polímero inclui a ligação química de duas moléculas de reagente para produzir um produto químico que tem um álcool (OH) em uma posição e um isocianato (NCO) em outra posição da molécula do produto. Em uma modalidade, um pré-polímero revelado inclui tanto um álcool reativo (OH) quanto um isocianato reativo (NCO). Os artigos gerados com uso das composições de TPU reveladas no presente documento podem ser resinas poliméricas totalmente curadas que podem ser armazenadas como um plástico sólido.
[0050] As modalidades reveladas fornecem pré-polímeros que podem ser preparados a partir de um monômero de poli-isocianato e um agente de cura. Os exemplos sem limitação de agentes de cura podem incluir etano diol, propano diol, butano diol, ciclo-hexano dimetanol, hidroquinona-bis-hidroxialquila (por exemplo, éter hidroquinona-bis-hidroxietila), dietileno glicol, dipropileno glicol, dibutileno glicol, trietileno glicol, etc., mistura de dimetiltio-2,4-toluenodiamina, di-p-aminobenzoato, fenildietanolamina, complexo de cloreto sódio de metileno dianilina, etc.
[0051] Em modalidades exemplificativas, um poliol pode incluir um alcano diol, poliéter poliol, poliéster poliol, policaprolactona poliol e/ou policarbonato poliol. Em certas modalidades, o poliol pode incluir um policarbonato de poliol, sozinho ou em combinação com outros polióis.
ESTABILIZADORES DE CALOR
[0052] Os estabilizadores de calor/térmicos revelados podem incluir aditivos, como compostos de organoenxofre, que são decompositores de hidroperóxido eficientes, que estabilizam termicamente os polímeros. Os exemplos sem limitação de estabilizadores de calor incluem: organofosfitos, como fosfito de trifenila, fosfito de tris-(2,6-dimetilfenil), fosfito de tris-(mono e di-nonilfenil misturados), etc.; fosfonatos, como fosfonato de dimetilbenzeno, etc.; fosfatos, como fosfato de trimetila, etc.; di-hexiltiodiformato diciclo-hexil-10,1 0'-tiodidecilato dicerotiltiodioformato dicerotil-10,10'-tiodidecilato dioctil-4,4-tiodibutirato difenil-2,2'- tiodiacetato (tiodiglicolato) dilauril-3,3'-tiodipropionato diestearil-3,3'-tiodopropionato di-(p-tolil)-4,4'-tiodibutirato lauril miristil-3,3'-tiodipropionato palmitil estearil-2,2'- tiodiacetato dilauril-2-metil-2,2'-tiodiacetatododecil 3- (dodeciloxicarbonilmetiltio) propionato estearil 4- (miristiloxicarbonilmetiltio) butirato di-heptil-4,4-tiodibenzoato diciclo-hexil-4,4'-tiodiciclo-hexanoato dilauril-5,5'-tio-4-metilbenzoato; e suas misturas, etc. Quando presentes, os estabilizadores térmicos podem ser incluídos em quantidades de cerca de 0,0001% a cerca de 5% em peso, com base no peso do componente de polímero de base usado na composição de TPU. A inclusão de compostos de organoenxofre também pode melhorar a estabilidade térmica das composições de TPU, bem como dos artigos produzidos a partir delas.
[0053] Em uma modalidade exemplificativa, um estabilizador de calor pode ser um antioxidante fenólico estericamente impedido, como o tetrakis (3-(3,5-di-terc- butil-4-hidroxifenil)propionato) de pentaeritritol (registro CAS 6683-19-8). Em modalidades exemplificativas, o estabilizador de calor pode ser incluído em quantidades que variam de cerca de 0,1% a cerca de 5% em peso do TPU.
AGENTES DE FLUXO
[0054] Os agentes de fluxo são usados para intensificar as características de fluxo dos materiais de TPU, de modo que esses materiais de TPU possam ser facilmente injetados em um molde. Os tempos de injeção para os materiais de TPU revelados são, de preferência, entre cerca de 1 e cerca de 2 segundos. Em uma modalidade, foram alcançados tempos de fluxo, em média, de 1,6 segundos. Os agentes de fluxo são usados para alcançar tais tempos de injeção.
[0055] As composições de TPU reveladas podem incluir agentes de fluxo que melhoram a lubrificação para aumentar o fluxo de composições de polímeros fundidos, em relação a uma superfície externa (isto é, para aumentar o fluxo externo). Os agentes de fluxo também podem aumentar o fluxo de cadeias poliméricas individuais dentro de um termoplástico fundido (isto é, para aumentar o fluxo interno).
[0056] As modalidades reveladas fornecem composições de TPU que podem incluir um agente de fluxo interno que pode ser prontamente compatível com a matriz de polímero. Por exemplo, o agente de fluxo interno pode ter uma polaridade similar, que melhora a facilidade de fluxo do fundido, por meio de prevenção do atrito interno entre as partículas individuais do polímero. Em certas modalidades, as composições de TPU, que incluem agentes de fluxo interno, podem melhorar as características de moldagem. Por exemplo, em uma modalidade específica, as composições de TPU podem ser usadas para produzir artigos que têm aberturas pequenas ou muito pequenas. Em outra modalidade, as composições de TPU podem ser usadas para produzir artigos que têm aberturas muito finas por meio de moldagem por injeção. Em modalidades adicionais, o fluxo melhorado das composições de TPU permite a produção de artigos de alta resolução que têm aberturas pequenas ou muito pequenas.
[0057] As modalidades reveladas fornecem composições de TPU que podem incluir um agente de fluxo externo que pode ser mais ou menos compatível com a matriz de polímero de uma composição de TPU. Por exemplo, um agente de fluxo externo pode ter uma polaridade diferente, em relação ao polímero de composição de TPU. Visto que os agentes de fluxo externo podem não ser compatíveis com a matriz de polímero de TPU da composição, os agentes de fluxo externo podem atuar como uma película de lubrificação externa entre o polímero e as superfícies metálicas quentes das máquinas de processamento. Desse modo, os lubrificantes externos podem evitar que um polímero fundido adira às partes da máquina (por exemplo, como uma extrusora) e também podem reduzir a força necessária para remover um polímero curado de um molde (ou seja, pode melhorar a desmoldagem) no caso de moldagem por injeção.
[0058] Os exemplos sem limitação de agentes de fluxo que podem ser incluídos nas composições de TPU incluem aminas (por exemplo, etileno bisestearamida), ceras, lubrificantes, talco e dispersantes. As modalidades reveladas fornecem composições de TPU que também podem incluir um ou mais agentes de fluxo inorgânicos, como sílicas hidratadas, alumina amorfa, sílicas vítreas, fosfatos vítreos, boratos vítreos, óxidos vítreos, titânia, talco, mica, sílicas fumês, caulim, atapulgita, silicatos de cálcio, alumina e silicatos de magnésio. A quantidade de agente de fluxo pode variar com a natureza e o tamanho de partícula do agente de fluxo específico selecionado.
[0059] Em modalidades exemplificativas, o agente de fluxo pode ser uma cera, como uma cera de etileno esteramida. Uma cera de etileno esteramida pode incluir octadecanamida, N,N’-1,2-etanodi-ilbis (C38H76N2O2 ; Registro CAS n° 10030-5) e ácido esteárico [CH3(CH2)I6COOH; Registro CAS n° 57-11-4]. Em modalidades exemplificativas, o agente de fluxo pode estar presente em quantidades de cerca de 0,1% a cerca de 5% em peso do TPU.
[0060] As características de fluxo melhoradas de composições de TPU podem ser alcançadas por meio de redução ou de eliminação da presença de certos compostos, como estearato de cálcio, por exemplo. ENCHIMENTOS
[0061] Conforme descrito acima, as modalidades reveladas fornecem composições de TPU que também podem incluir reforço, que podem incluir materiais inorgânicos. Os reforços fortalecem e enrijecem o material à base de TPU, intensificando as propriedades dos objetos moldados por injeção, a partir do material de TPU. Por exemplo, os reforços ajudam a manter os formatos de aberturas, furos ou poros pequenos, formados em objetos moldados por injeção, a partir da composição de TPU. Em algumas modalidades, por exemplo, as fibras permitem a transmissão de luz para uso na soldagem a laser de componentes de TPU moldados para sustentar as estruturas.
[0062] Em modalidades exemplificativas, as fibras de vidro podem ser usadas como material de reforço, conforme descrito acima. As fibras de vidro podem assumir a forma de tubos de vidro sólidos ou ocos. Em modalidades exemplificativas, os tubos de vidro podem ter um diâmetro (ou largura, se não forem arredondados) entre cerca de 2 μm e cerca de 20 μm. Em uma modalidade exemplificativa, as fibras de vidro podem ter um diâmetro (ou largura, se não forem arredondadas), entre cerca de 9 μm e cerca de 13 μm. Em uma modalidade, as fibras de vidro podem ter um diâmetro ou uma largura de 11 μm. As fibras de vidro podem ter um comprimento inicial entre cerca de 3,0 mm e 3,4 mm. Em uma modalidade exemplificativa, as fibras de vidro podem ter um comprimento inicial de 3.175 mm (isto é, 1/8 de polegada). Durante o processamento do material de TPU, no entanto, as fibras de vidro podem se romper e, desse modo, ficar mais curtas. Em um estado endurecido, depois da moldagem por injeção, as fibras de vidro podem ter um comprimento médio inferior a cerca de 1,5 mm, sendo que uma faixa da maioria das fibras tem entre cerca de 1,0 mm e 3,2 mm. Algumas fibras mantêm seu comprimento original, mas a maioria se rompe em pedaços menores.
[0063] Para permitir a soldagem a laser da composição de TPU, é desejável usar o mínimo possível de fibra de vidro. Fibra de vidro em excesso leva a uma quantidade inaceitavelmente alta de reflexão/refração da luz do laser. Adicionalmente, as propriedades desejadas da composição de TPU podem se degradar com o aumento teor de fibra de vidro. As fibras de vidro que têm um diâmetro suficientemente grande podem funcionar melhor para composições soldáveis a laser. Tais fibras de diâmetro grande também podem fornecer propriedades de resistência e rigidez desejáveis. O diâmetro das fibras de vidro não deve ser excessivamente grande, no entanto, visto que as propriedades desejáveis de fluxo podem se degradar com o aumento do diâmetro das fibras de vidro, o que reduz a capacidade de adequação da composição resultante à moldagem por injeção.
[0064] Os materiais de reforço de fibra de vidro não devem conter fibras que tenham um diâmetro superior a 50 μm e, de preferência, devem ter um diâmetro inferior a 20 μm, em composições desenvolvidas para moldagem por injeção de estruturas que têm recursos em uma escala submilimétrica. As fibras de carbono devem ser evitadas, pois podem não funcionar para soldagem a laser porque não são translúcidas. Os objetos á base de TPU que são projetados para serem unidos por meio de soldagem a laser podem ter propriedades ópticas que permitem que a luz do laser passe através do material de TPU. Como tal, a luz do laser pode passar através do objeto de TPU e atingir estruturas adjacentes, como uma subgrade de náilon. O material de náilon da subgrade é um termoplástico que tem uma cor escura que absorve a luz do laser e pode, desse modo, ser aquecido pelo laser. Mediante a absorção da luz do laser, o TPU e o náilon adjacente podem ser aquecidos a uma temperatura acima de suas respectivas temperaturas de fusão. Desse modo, ambos os materiais podem ser fundidos e, após o resfriamento, uma ligação mecânica pode ser formada em uma interface entre a TPU e o náilon, soldando, desse modo, os componentes em conjunto.
[0065] As modalidades reveladas fornecem composições de TPU que também podem incluir reforços de partículas, que podem ter qualquer configuração, o que inclui, por exemplo, esferas, placas, fibras, estruturas aciculares (isto é, como agulhas), flocos, whiskers ou formatos irregulares. Os reforços adequados podem ter uma dimensão média mais longa, em uma faixa de cerca de 1 nm a cerca de 500 μm. Algumas modalidades podem incluir materiais de reforço com dimensão média mais longa em uma faixa de cerca de 10 nm a cerca de 100 μm. Alguns materiais de reforço fibrosos, aciculares ou em formato de whiskers (por exemplo, vidro ou wollastonita) podem ter uma razão média de aspecto (isto é, comprimento/ diâmetro) em uma faixa de cerca de 1,5 a cerca de 1.000. As fibras mais longas também podem ser usadas em outras modalidades.
[0066] Os materiais de reforços do tipo placa (por exemplo, mica, talco ou caulim) podem ter uma razão média de aspecto (ou seja, diâmetro médio de um círculo da mesma área/ espessura média) que é maior que cerca de 5. Em uma modalidade, os materiais de filtro semelhantes a placas podem ter uma razão de aspecto em uma faixa de cerca de 10 a cerca de 1.000. Em uma modalidade adicional, esses materiais semelhantes a placas podem ter uma razão de aspecto em uma faixa de cerca de 10 a cerca de 200. As misturas bimodais, trimodais ou superiores de razões de aspecto também podem ser usadas. As combinações de reforços também podem ser usadas em certas modalidades.
[0067] De acordo com uma modalidade, uma composição de TPU pode incluir materiais de reforço naturais, sintéticos, minerais ou não minerais. Os materiais de reforço adequados podem ser escolhidos para ter resistência térmica suficiente, de modo que uma estrutura física sólida do reforço possa ser mantida, pelo menos na temperatura de processamento da composição de TPU com a qual é combinada. Em certas modalidades, os reforços adequados podem incluir argilas, nanoargilas, negro de fumo, farinha de madeira (com ou sem óleo) e várias formas de sílica. Os materiais de sílica podem ser precipitados ou hidratados, fumegados ou pirogênicos, vítreos, fundidos ou coloidais. Tais materiais de sílica podem incluir areia, vidro, metais e óxidos inorgânicos comuns. Os óxidos inorgânicos podem incluir óxidos de metais nos períodos 2, 3, 4, 5 e 6 dos grupos IB, IIB, IIIA, IIIB, IVA, IVB (exceto carbono ), VA, VIA, VIIA e VIII, da tabela periódica.
[0068] Os materiais de reforço também podem incluir óxidos de metais, como óxido de alumínio, óxido de titânio, óxido de zircônio, dióxido de titânio, óxido de titânio em nanoescala, tri-hidrato de alumínio, óxido de vanádio, óxido de magnésio, trióxido de antimônio, hidróxidos de alumínio, amônio ou magnésio. Os materiais de reforço podem incluir adicionalmente carbonatos de metais alcalinos e alcalinoterrosos, como carbonato de cálcio, carbonato de bário e carbonato de magnésio. Os materiais à base de minerais podem incluir silicato de cálcio, terra de diatomáceas, terra mais cheia, kieselguhr, mica, talco, farinha de ardósia, cinzas vulcânicas, floco de algodão, amianto e caulim.
[0069] Os materiais de reforço podem incluir adicionalmente sulfatos de metais alcalinos e alcalinoterrosos, por exemplo, sulfatos de bário e sulfato de cálcio, titânio, zeólitos, wollastonita, boreto de titânio, borato de zinco, carboneto de tungstênio, ferritas, dissulfeto de molibdênio, cristobalita, aluminossilicatos que incluem vermiculita, bentonita, montmorilonita, Na-montmorilonita, Ca- montmorilonita, hidróxido de silicato de magnésio aluminocálcico de sódio, pirofilita, silicatos de magnésio e alumínio, silicatos de alumínio e lítio, silicatos de zircônio e combinações dos materiais de reforço descritos acima.
[0070] As modalidades reveladas fornecem composições de TPU que podem incluir reforços fibrosos, como fibras de vidro (conforme descrito acima), fibras de basalto, fibras de aramida, fibras de carbono, nanofibras de carbono, nanotubos de carbono, futebolenos de carbono, fibras de polietileno de peso molecular ultra-alto, fibras de melamina, fibras de poliamida, fibra de celulose, fibras de metal, whiskers de titanato de potássio e whiskers de borato de alumínio.
[0071] Em certas modalidades, as composições de TPU podem incluir reforço de fibra de vidro, conforme descrito acima. Os reforços de fibra de vidro podem ser de vidro E, vidro S, vidro AR, vidro T, vidro D e vidro R. Em certas modalidades, o diâmetro da fibra de vidro pode estar dentro de uma faixa de cerca de 5 μm a cerca de 35 μm. Em outros modalidades, o diâmetro das fibras de vidro pode estar em uma faixa de cerca de 9 a cerca de 20 μm. Em modalidades adicionais, as fibras de vidro podem ter um comprimento de cerca de 3,2 mm ou menos. Conforme descrito acima, as composições de TPU que incluem reforço de vidro podem conferir estabilidade térmica melhorada às composições de TPU e aos artigos produzidos por elas.
[0072] As modalidades reveladas podem incluir composições que contêm reforço de vidro, com concentrações em uma faixa de cerca de 0,1% a cerca de 7% em peso. As modalidades também podem incluir reforço de vidro em concentrações que variam de cerca de 1% a cerca de 2%; cerca de 2% a cerca de 3%; 3% a cerca de 4%; cerca de 4% a cerca de 5%; cerca de 5% a cerca de 6%; cerca de 6% a cerca de 7%; cerca de 7% a cerca de 8%; cerca de 8% a cerca de 9%; cerca de 9% a cerca de 10%; cerca de 10% a cerca de 11%; cerca de 11% a cerca de 12%; cerca de 12% a cerca de 13%; cerca de 13% a cerca de 14%; cerca de 14% a cerca de 15%; cerca de 15% a cerca de 16%; cerca de 16% a cerca de 17%; cerca de 17% a cerca de 18%; cerca de 18% a cerca de 19%; e cerca de 19% a cerca de 20%. Em certas modalidades, uma concentração de reforço de vidro pode ser de cerca de 1%. Em certas modalidades, uma concentração de reforço de vidro pode ser de cerca de 3%. Em certas modalidades, uma concentração de reforço de vidro pode ser de cerca de 5%. Em certas modalidades, uma concentração de reforço de vidro pode ser de cerca de 7%. Em certas modalidades, uma concentração de reforço de vidro pode ser de cerca de 10%.
[0073] Conforme descrito acima, as modalidades podem incluir material de reforço de vidro, em que as fibras de vidro individuais podem ter um diâmetro ou uma largura em uma faixa de cerca de 1 μm a cerca de 50 μm. Em certas modalidades, o reforço de vidro pode ser caracterizado por uma distribuição estreita de diâmetros de fibra, de modo que pelo menos 90% das fibras de vidro tenham um diâmetro ou uma largura específica. Outras modalidades podem incluir um reforço de vidro que tem uma distribuição mais ampla de diâmetros ou largura, abrangendo uma faixa de cerca de 1 μm a cerca de 20 μm. As modalidades adicionais podem incluir reforço de vidro que têm uma distribuição de diâmetro ou largura de fibra de vidro que abrange uma faixa: de cerca de 1 μm a cerca de 2 μm; de cerca de 2 μm a cerca de 3 μm; de cerca de 3 μm a cerca de 4 μm; de cerca de 4 μm a cerca de 5 μm; de cerca de 5 μm a cerca de 6 μm; de cerca de 6 μm a cerca de 7 μm; de cerca de 7 μm a cerca de 8 μm; de cerca de 8 μm a cerca de 9 μm; de cerca de 9 μm a cerca de 10 μm; de cerca de 10 μm a cerca de 11 μm; de cerca de 11 μm a cerca de 12 μm; de cerca de 12 μm a cerca de 13 μm; de cerca de 13 μm a cerca de 14 μm; de cerca de 14 μm a cerca de 15 μm; de cerca de 15 μm a cerca de 16 μm; de cerca de 16 μm a cerca de 17 μm; de cerca de 17 μm a cerca de 18 μm; de cerca de 18 μm a cerca de 19 μm; e de cerca de 19 μm a cerca de 20 μm. Em certas modalidades, o reforço de vidro pode ter uma distribuição de diâmetro ou largura centrada em torno de um valor específico. Por exemplo, o valor específico de diâmetro ou largura pode ser de 10 μm ± 2 μm, de acordo com uma modalidade.
[0074] As composições de TPU podem incluir reforços de fibra de vidro que incluem um agente de tratamento de superfície e, opcionalmente, um agente de acoplamento, de acordo com uma modalidade. Muitos materiais adequados podem ser usados como um agente de acoplamento. Os exemplos incluem agentes de acoplamento à base de silano, agentes de acoplamento à base de titanato ou uma mistura deles. Os agentes de acoplamento à base de silano aplicáveis, por exemplo, podem incluir aminossilano, epoxissilano, amidessilano, azidessilano e acrilsilano.
[0075] As modalidades reveladas fornecem composições de TPU que também podem incluir outras fibras inorgânicas adequadas, como: fibras de carbono, fibras híbridas de carbono/vidro, fibras de boro, fibras de grafite, etc. Várias fibras cerâmicas também podem ser utilizadas, como fibras de alumina-sílica, fibras de alumina, fibras de carboneto de silício, etc. Também podem ser utilizadas fibras metálicas, como fibras de alumínio, fibras de níquel, aço, fibras de aço inoxidável, etc.
[0076] As composições de TPU reveladas podem ser geradas por um processo no qual os reagentes de TPU podem ser combinados com materiais de reforço (por exemplo, reforços de fibra) e outros aditivos opcionais. A combinação de materiais pode, então, ser fisicamente misturada em um aparelho de mistura ou mescla.
[0077] Um exemplo de aparelho de mistura ou mescla pode incluir: um misturador do tipo Banbury, uma extrusora de parafuso duplo, um misturado do tipo Buss Kneader, etc. Em certas modalidades, os materiais de composição de TPU de enchimento e de base podem ser misturados ou mesclados para gerar uma mistura de composição de TPU que tem fibras incorporadas a ela. A composição de TPU resultante com reforços (por exemplo, fibras de vidro) e, opcionalmente, outros aditivos adicionais, pode ser resfriada para gerar uma massa sólida. A massa sólida resultante pode, então, ser peletizada ou, de outro modo, dividida em partículas de tamanho adequado (por exemplo, granuladas) para uso em um processo de moldagem por injeção. O processo de moldagem por injeção pode ser usado para gerar um artigo de fabricação, como uma tela ou elemento de peneiramento.
[0078] Os aditivos opcionais para composições de TPU, mencionados acima, podem incluir dispersantes. Em certas modalidades, dispersantes podem ajudar a gerar uma dispersão uniforme da composição de TPU de base e componentes adicionais, como reforços. Em certas modalidades, um dispersante também pode melhorar as propriedades mecânicas e ópticas de uma composição de TPU resultante que inclui reforços.
[0079] Em certas modalidades, as ceras podem ser usadas como dispersantes. Os exemplos sem limitação de dispersantes de cera, adequados para uso em composições de TPU reveladas, incluem: ceras de polietileno, ceras de amida e ceras montanas. As composições de TPU reveladas no presente documento podem incluir um dispersante de cera amida, como N,N-bis-estearil etilenodiamina. O uso de tal dispersante de cera pode aumentar a estabilidade térmica da composição de TPU, mas pode ter pouco impacto na transparência do polímero. Como tal, a inclusão de dispersantes nas composições de TPU reveladas pode ter pelo menos efeitos desejáveis: (1) estabilidade térmica melhorada de composições e artigos produzidos a partir delas, e (2) propriedades ópticas desejáveis que sejam adequadas para processamento a jusante, o que inclui soldagem a laser.
[0080] As composições de TPU reveladas podem incluir adicionalmente antioxidantes, de acordo com uma modalidade. Os antioxidantes podem ser usados para finalizar reações de oxidação, que podem ocorrer devido a várias condições climáticas e/ou podem ser usados para reduzir a degradação de uma composição de TPU. Por exemplo, artigos formados de polímeros sintéticos podem reagir com oxigênio atmosférico quando colocados em serviço. Além disso, os artigos formados por polímeros sintéticos podem sofrer auto-oxidação, devido às reações em cadeia de radicais livres. As fontes de oxigênio (por exemplo, oxigênio atmosférico, isoladamente ou em combinação com um iniciador de radicais livres) podem reagir com substratos incluídos nas composições de TPU reveladas. Tais reações podem comprometer a integridade da composição de TPU e dos artigos produzidos a partir dela. A inclusão de antioxidantes, por essa razão, pode melhorar a estabilidade química das composições de TPU, bem como melhorar a estabilidade química dos artigos gerados a partir deles.
[0081] Os polímeros podem sofrer desintegração, em resposta à absorção da luz UV, o que causa a auto-oxidação iniciada por radicais. Essa auto-oxidação pode levar à clivagem de hidroperóxidos e compostos de carbonila. As composições de TPU da modalidade podem incluir antioxidantes doadores de hidrogênio (AH), como fenóis impedidos e aminas aromáticas secundárias. Tais aditivos AH podem inibir a oxidação de composições de TPU por meio de competição com substratos orgânicos por radicais peróxi. Essa competição por radicais peróxi pode causar reações em cadeia e, desse modo, estabilizar ou evitar reações de oxidação adicionais. A inclusão de antioxidantes nas composições de TPU reveladas pode inibir a formação de radicais livres. Além de o AH ser um estabilizador da luz, o AH também pode fornecer estabilidade térmica, quando incluído nas composições de TPU reveladas. Por conseguinte, certas modalidades podem incluir aditivos (por exemplo, AH) que melhoram a estabilidade dos polímeros expostos à luz UV e ao calor. Os artigos gerados a partir de composições de TPU reveladas que têm antioxidantes podem, por essa razão, ser resistentes à desintegração e ter uma função e/ou vida útil melhorada, quando implantados sob condições de alta temperatura, em relação aos artigos gerados a partir de composições de TPU sem antioxidantes.
[0082] As composições de TPU reveladas podem incluir adicionalmente absorvedores de UV, de acordo com uma modalidade. Os absorvedores de UV convertem a radiação UV absorvida em calor por meio de reações de transferência de prótons intramoleculares reversíveis. Em algumas modalidades, os absorvedores de UV podem absorver a radiação UV que seria absorvida, de outro modo, pela composição de TPU. A absorção reduzida resultante de raios UV pela composição de TPU pode ajudar a reduzir a desintegração induzida pela radiação UV da composição de TPU. Os exemplos sem limitação de absorvedores de UV podem incluir oxanilidas para poliamidas, benzofenonas para cloreto de polivinila (PVC) e benzotriazóis e hidroxifeniltriazinas para materiais de policarbonato. Em uma modalidade, o 2-(2'-hidroxi-3'-sec-butil-5'-terc-butilfenil)benzotriazol pode fornecer estabilização da luz UV para policarbonato, poliéster, poliacetal, poliamidas, materiais de TPU, homopolímeros à base de estireno e copolímeros . Estes e outros absorvedores de UV podem melhorar a estabilidade das composições de TPU reveladas e artigos produzidos a partir delas, de acordo com várias modalidades.
[0083] As composições de TPU podem incluir adicionalmente antiozonantes, o que pode evitar ou retardar a degradação dos materiais de TPU causada pelo gás ozônio no ar (isto é, pode reduzir a quebra do ozônio). As modalidades exemplificativas sem limitação de antiozonatos podem incluir: p-fenilenodiaminas, como 6PPP (N-(1,3-dimetilbutil)-N'-fenil-p-fenilenodiamina) ou IPPD (N-isopropil-N'- fenil-p-fenilenodiamina); 6-etóxi-2,2,4-trimetil-1,2-di-hidroquinolina, (ETMQ) etileno diureia (EDU) e ceras de parafina que podem formar uma barreira superficial. Estes e outros antiozonantes podem melhorar a estabilidade das composições de TPU reveladas, bem como dos artigos produzidos a partir delas, de acordo com várias modalidades.
[0084] De acordo com uma modalidade, uma mistura exemplificativa pode ser preparada como a seguir. O material de partida pode ser escolhido para ser um poliuretano termoplástico à base de policarbonato. Um material de reforço pode ser escolhido para ter fibras de vidro de diâmetro pequeno (conforme descrito acima) incluídas em uma quantidade entre cerca de 3% e cerca de 10% em peso. Um agente de fluxo pode, então, ser escolhido para ser incluído em uma quantidade entre cerca de 0,1% e cerca de 5% em peso. Nesse exemplo, o agente de fluxo pode ser obtido para ser uma mistura de octadecanamida, N,N’-1,2-etanodi-ilbis e ácido esteárico. Um agente de estabilização térmica pode ser escolhido para ser tetraquis (3-(3,5-di-terc-butil-4-hidroxifenil)propionato) de pentaeritritol incluído em uma quantidade entre cerca de 0,1% e cerca de 5% em peso. A mistura termoplástica acima descrita pode, então, ser injetada em hastes termoplásticas a granel e, então, peletizada para moldagem por injeção a jusante. MÉTODOS
[0085] As modalidades reveladas fornecem métodos e processos para gerar composições de TPU. Os métodos revelados podem incluir promover reação (ou seja, ligar) unidades de pré-polímero, que inclui um álcool (OH) e um isocianato (NCO) para “se desenvolver” de forma eficaz e/ou estender uma cadeia ou estrutura principal de polímero. Por exemplo, em uma modalidade, uma composição de TPU pode ser preparada por meio de reação de um pré-polímero de poliuretano e um agente de cura, normalmente a temperaturas de cerca de 50 °C a cerca de 150 °C, por exemplo, ou de cerca de 50 °C a cerca de 100 °C. Temperaturas fora dessas faixas também podem ser empregadas em certas modalidades.
[0086] As composições de TPU reveladas podem ser fundidas e formadas em um formato desejado, por exemplo, por meio de moldagem por injeção. Os métodos revelados podem incluir adicionalmente uma etapa de pós-cura que inclui o aquecimento do material de TPU a temperaturas de cerca de 50 °C a cerca de 200 °C, ou de cerca de 100 °C a cerca de 150 °C, por um período de tempo predeterminado. Por exemplo, os materiais TPU podem ser aquecidos por cerca de 1 hora a cerca de 24 horas. Alternativamente, vários métodos podem incluir uma etapa de extrusão em que uma composição de TPU pós-curada pode ser extrudada a temperaturas de cerca de 150 °C a cerca de 270 °C, ou de cerca de 190 °C ou superior, para que a composição de TPU se torne uma forma intermediária. A forma intermediária pode ser adequada para processamento a jusante para gerar uma forma final, como um elemento de peneiramento à base de TPU.
[0087] Os métodos revelados podem incluir uma variedade de operações de processamento adicionais. Por exemplo, um método ou processo revelado pode incluir: promover reação de um pré-polímero de poliuretano e um agente de cura (isto é, polimerização); pós-curar o poliuretano; opcionalmente moer o material para gerar um polímero de poliuretano pós-curado na forma granulada; extrudar o polímero de poliuretano pós-curado e/ou opcionalmente granulado; e, opcionalmente, peletizar o TPU extrudado.
[0088] Em uma modalidade, a composição de TPU pode ser gerada por um processo no qual um pré-polímero é misturado com um agente de cura a temperaturas de cerca de 50 °C a cerca de 150 °C para formar um polímero. O método pode, então, incluir aquecer o polímero a temperaturas de cerca de 50 °C a cerca de 200 °C, durante cerca de 1 a cerca de 24 horas, para obter um polímero pós-curado. O polímero pós-curado pode, então, ser moído opcionalmente para gerar um polímero granulado. Opcionalmente, o método pode incluir adicionalmente processar o polímero pós-curado ou o polímero granulado em uma extrusora, a temperaturas de cerca de 150 °C ou maior, para produzir uma composição de TPU. As operações adicionais podem opcionalmente incluir peletizar a composição de TPU, fundir novamente a composição de TPU peletizada e extrudar a composição de TPU fundida.
[0089] Os métodos revelados podem incluir adicionalmente a geração de composições de TPU que contêm aditivos opcionais. Em uma modalidade, aditivos opcionais podem incluir antioxidantes (que incluem fenólicos, fosfitos, tioésteres e/ou aminas), antiozonantes, estabilizadores térmicos, reforços inertes, lubrificantes, inibidores, estabilizadores de hidrólise, estabilizadores de luz, estabilizadores de luz de amina impedidos, absorvedores de UV (por exemplo, benzotriazóis), estabilizadores de calor, estabilizadores para evitar descoloração, corantes, pigmentos, reforços inorgânicos e orgânicos, compostos de organoenxofre, estabilizadores térmicos, agentes de reforço e suas combinações.
[0090] Os métodos revelados incluem gerar composições de TPU que contêm aditivos opcionais em quantidades eficazes habituais para cada respectivo aditivo. Em várias modalidades, tais aditivos adicionais opcionais podem ser incorporados aos componentes ou à mistura de reação para a preparação da composição de TPU. Em outras modalidades, uma composição de TPU de base sem aditivos opcionais pode ser gerada e opcionalmente processada. As operações de processamento opcionais podem incluir triturar materiais de TPU para gerar um material granulado ou formar um material de composição de TPU de base em pó, ao qual os aditivos opcionais podem ser misturados, antes do processamento adicional.
[0091] Em outras modalidades, as misturas em pó, que incluem uma composição de TPU de base e aditivos opcionais, podem ser misturadas, derretidas e extrudadas para formar uma composição. Em outras modalidades, a composição de TPU pode ser preparada através de um processo de extrusão reativa, em que uma extrusora é diretamente alimentada com o pré-polímero, o agente de cura e quaisquer aditivos opcionais e, em seguida, os quais são misturados, reagidos e extrudados a uma temperatura elevada. Várias combinações alternativas dessas operações de formulação também podem ser empregadas em várias modalidades. ARTIGOS DE FABRICAÇÃO
[0092] As modalidades reveladas incluem aparelhos, artigos de fabricação e produtos gerados com uso de composições de TPU. As modalidades exemplificativas sem limitação podem incluir revestimentos ou adesivos e/ou artigos que têm uma estrutura tridimensional predeterminada sob a cura, depois de serem fundidos ou extrudados em um molde. As modalidades reveladas fornecem composições de TPU que podem exibir propriedades de suporte de carga significativamente mais altas do que outros materiais à base de borracha natural e sintética, por exemplo.
[0093] Em várias modalidades, os artigos gerados a partir de composições de TPU reveladas podem ser termoestáveis. Em relação a isso, embora os termoplásticos possam em geral ser fundidos novamente e reformados, os artigos produzidos a partir das composições de TPU reveladas podem exibir resistência aos efeitos resultantes de deformação térmica a temperaturas suficientemente mais baixas que a temperatura de fusão. Por exemplo, os artigos gerados a partir de composições de TPU reveladas podem manter seu formato (ou seja, podem exibir retenção de módulo) a temperaturas elevadas correspondentes às condições de serviço, o que inclui temperaturas na faixa de cerca de 170 °C a cerca de 200 °C. As composições de TPU reveladas podem ser usadas para formar artigos que possam reter sua estrutura, resistência mecânica e desempenho geral a temperaturas elevadas.
[0094] As composições de TPU reveladas podem exibir estabilidade térmica em uma faixa de temperatura de cerca de 160 °C a cerca de 210 °C. As composições de TPU da modalidade também podem exibir a estabilidade térmica para temperaturas em uma faixa de cerca de 170 °C a cerca de 200 °C, enquanto outras modalidades podem exibir estabilidade térmica para temperaturas em uma faixa de cerca de 175 °C a cerca de 195 °C. As modalidades reveladas também podem fornecer uma composição de TPU que possa exibir estabilidade térmica para temperaturas próximas a 180 °C.
[0095] As modalidades reveladas incluem composições de TPU que têm propriedades mecânicas favoráveis, caracterizadas por dados de resistência ao corte/rasgo/abrasão, em relação às composições termoplásticas conhecidas. Em certas modalidades, as propriedades melhoradas podem incluir: maior resistência ao rasgo, melhor retenção do módulo a alta temperatura, baixo conjunto de compressão, retenção melhorada de propriedades físicas, ao longo do tempo e depois da exposição aos ambientes perigosos. Certas modalidades fornecem composições de TPU que podem ter uma combinação de características melhoradas, como estabilidade térmica superior, resistência à abrasão e resistência química (por exemplo, a óleos e graxas). Em certas modalidades, os artigos gerados a partir de composições de TPU reveladas podem ter características altamente desejáveis para indústrias de petróleo, gás, química, mineração, automotiva e outras.
[0096] Em uma modalidade exemplificativa, um exemplo de composição de TPU, fornecida na forma de péletes, pode ser carregada em um cilindro de uma prensa de injeção. Uma vez carregado no cilindro, o pélete pode ser aquecido por um período de tempo para ser fundido, desse modo, o material da composição de TPU. A prensa de injeção pode, então, extrudar o material de composição de TPU exemplificativo fundido em uma cavidade de molde, de acordo com uma taxa de injeção predeterminada. A prensa de injeção pode ser adaptada para incluir ponteiras e/ou bicos especializados configurados para alcançar a saída de injeção desejada.
[0097] Vários parâmetros podem ser controlados ou ajustados para alcançar os resultados desejados. Tais parâmetros podem incluir, mas sem limitação, temperatura do barril, temperatura do bico, temperatura do molde, pressão da injeção, velocidade da injeção, tempo de injeção, temperatura de resfriamento e tempo de resfriamento.
[0098] Em um método da modalidade, as temperaturas do barril de um aparelho de moldagem por injeção podem ser escolhidas para variar de cerca de 148 °C a cerca de 260 °C, de cerca de 176 °C a cerca de 233 °C, de cerca de 204 °C a cerca de 233 °C, de cerca de 210 °C a cerca de 227 °C, e de cerca de 215 °C a cerca de 235 °C. As temperaturas do bico de um aparelho de moldagem por injeção podem ser escolhidas para variar de cerca de 204 °C a cerca de 260 °C, de cerca de 218 °C a cerca de 246 °C, de cerca de 234 °C a cerca de 238 °C e de cerca de 229 °C a cerca de 235 °C.
[0099] No método de incorporação, a pressão de injeção de um aparelho de moldagem por injeção pode ser escolhida para variar de cerca de 2,8 MPa (400 PSI) a cerca de 6,2 MPa (900 PSI), de cerca de 3,4 MPa (500 PSI) a cerca de 4,8 MPa (700 PSI), de cerca de 4,1 MPa (600 PSI) a cerca de 4,8 MPa (700 PSI) e de cerca de 4,3 MPa (620 PSI) a cerca de 4,7 MPa (675 PSI). A velocidade de injeção de um aparelho de moldagem por injeção pode ser escolhida para variar cerca de 16,39 centímetros cúbicos/ segundo (1,0 polegada cúbica/ segundo) a cerca de 49,16 centímetros cúbicos/ segundo (3,0 polegadas cúbicas/ segundo), cerca de 24,58 a 40,97 centímetros cúbicos/ segundo (1,5 a 2,5 polegadas cúbicas/ segundo), cerca de 26,8 centímetros cúbicos/ segundo (1,75 polegadas cúbicas/ segundo) a cerca de 32,77 centímetros cúbicos/ segundo (2 polegadas cúbicas/ segundo) e cerca de 34,41 centímetros cúbicos/ segundo (2,1 polegadas cúbicas/ segundo) a cerca de 30,33 centímetros cúbicos/ segundo (2,4 polegadas cúbicas/ segundo).
[0100] Em um método da modalidade, o tempo de injeção pode ser escolhido para variar de cerca de 0,25 segundo a cerca de 3,00 segundos, de cerca de 0,50 segundo a cerca de 2,50 segundos, de cerca de 0,75 segundo a cerca de 2,00 segundos e de cerca de 1,00 segundo a cerca de 1,80 segundo. Além disso, o tempo de injeção pode ser modificado para incluir uma "espera" por um determinado período de tempo no qual a injeção é pausada. Os períodos de espera podem ser em qualquer momento específico. Em uma modalidade exemplificativa, o tempo de espera pode variar de 0,10 segundo a 10,0 minutos. Outros tempos de espera podem ser usados em outras modalidades.
[0101] Em um método da modalidade, as temperaturas do molde podem ser escolhidas para variar de cerca de 37 °C a cerca de 94 °C, de cerca de 43 °C a cerca de 66 °C e de cerca de 49 °C a cerca de 60 °C. As temperaturas de resfriamento podem ser gradualmente reduzidas para controlar a cura de uma composição de TPU revelada. A temperatura pode ser gradualmente reduzida da temperatura do molde até a temperatura ambiente, durante um período de tempo. O período de tempo para o resfriamento pode ser escolhido para ser virtualmente qualquer período de tempo que varie de segundos a horas. Em uma modalidade, o período de tempo de resfriamento pode variar de cerca de 0,1 a cerca de 10 minutos.
[0102] O método a seguir descreve um processo de moldagem por injeção que gera membros de peneiramento com base nas composições de TPU reveladas. Conforme descrito acima, as composições de TPU podem ser formadas como péletes de TPU. O material de composição de TPU pode ser injetado primeiro em um molde que é projetado para gerar um membro de peneiramento. A composição de TPU pode, então, ser aquecida a uma temperatura adequada para a moldagem por injeção para fundir, desse modo, o material de TPU. O material de TPU fundido pode, então, ser carregado em uma máquina de moldagem por injeção. Em uma modalidade, o molde pode ser um molde de membro de peneiramento de duas cavidades. Pode-se, então, permitir que o molde que contém o material de TPU fundido injetado seja resfriado. Após o resfriamento, o material de TPU se solidifica em um formato de um membro de peneiramento definido pelo molde. Os membros de peneiramento resultantes podem, então, ser removidos do molde para processamento adicional. DESENVOLVIMENTO DE COMPOSIÇÕES ADEQUADAS
[0103] As modalidades descritas acima fornecem composições de TPU expressas em faixas dos vários componentes. Os materiais melhorados foram obtidos por meio de variação da composição dos materiais TPU e das porcentagens de reforços, agentes de fluxo e outros aditivos. Os membros de peneiramento foram gerados com uso de processos de moldagem por injeção com base nas várias composições. Os membros de peneiramento foram fixados às estruturas de subgrade e montados em montagens de peneiramento de área grande que foram usadas em aplicações de teste de campo.
[0104] A Figura 4 ilustra uma montagem de peneiramento exemplificativa que foi gerada a partir de membros de peneiramento e estruturas de subgrade, conforme descrito acima, em referência às Figuras 1 a 3A, de acordo com as modalidades reveladas.
[0105] A Figura 5 ilustra resultados de testes de campo reais de montagens de peneiramento, de acordo com uma modalidade. Os dados apresentados na Figura 5 representam resultados de montagens de peneiramento de teste para materiais de peneiramento produzidos durante a exploração de petróleo e gás, em profundidades que se estendem a pelo menos cerca de 30 km ± 2 km (100.000 pés ± 5.000 pés). A composição com melhor desempenho BB teve um teor de fibra de vidro (10 μm de diâmetro) de cerca de 7%, enquanto a composição com melhor desempenho seguinte BA teve um teor de fibra de vidro (10 μm de diâmetro) de cerca de 5%. Cada composição também teve um teor de agente de fluxo de cerca de 0,5% e um teor de estabilizador de calor de cerca de 1,5%. Os elementos de superfície do elemento de peneiramento 84 (por exemplo, consultar a Figura 2) tiveram espessura de cerca de 356 μm (0,014 polegadas) em todos os testes, para os quais os resultados são apresentados na Figura 5.
[0106] Em modalidades adicionais, os membros de peneiramento que têm elementos de superfície 84 com espessuras menores, que incluem T = 178 μm (0,007 polegadas), 127 μm (0,005 polegadas) e 7.620 μm (0,03 polegadas), quando gerados. Para essas modalidades, foi vantajoso usar concentrações inferiores de reforço, agente de fluxo e estabilizadores térmicos, conforme mostrado na tabela abaixo.
Figure img0001
[0107] As modalidades exemplificativas são descritas acima. Tais modalidades exemplificativas, no entanto, não devem ser interpretadas como limitantes. Em relação a isso, várias modificações e alterações podem ser feitas a esse respeito, sem que se afaste do seu espírito e escopo mais amplos. Por conseguinte, o relatório descritivo e os desenhos devem ser considerados em sentido ilustrativo, ao invés de em sentido restritivo.

Claims (27)

1. Tela, caracterizada por compreender uma pluralidade de elementos de peneiramento (416) em peça única moldada por injeção em combinação; cada elemento de peneiramento (416) incluindo uma composição que inclui um poliuretano termoplástico; em que a tela inclui aberturas (86) que têm um tamanho em uma faixa de 35 μm a 150 μm e que têm uma área de peneiramento aberta de 10% a 35% de uma área total de peneiramento; e as aberturas (86) são geradas durante a moldagem por injeção dos elementos de peneiramento (416) em peça única.
2. Tela, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os elementos de peneiramento (416) em peça única são micromoldados.
3. Tela, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as aberturas (86) têm um formato que é aproximadamente retangular, quadrado, circular ou oval.
4. Tela, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as aberturas (86) são fendas alongadas, que têm um comprimento L substancialmente uniforme ao longo de uma primeira direção e uma largura W substancialmente uniforme ao longo de uma segunda direção, separadas por elementos de superfície que têm uma espessura T ao longo da segunda direção.
5. Tela, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que a espessura T dos elementos de superfície está numa faixa de 0,076 milímetro (0,003 polegada) a 0,051 milímetro (0,020 polegada).
6. Tela, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que a largura W dos elementos de superfície está numa faixa de 0,0381 milímetro (0,0015 polegada) a 0,150 milímetro (0,0059 polegada).
7. Tela, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que uma razão de comprimento para largura L/W das fendas alongadas está situada em uma faixa de 1:1 a 30:1.
8. Tela, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que os elementos da superfície têm uma espessura T que é de 0,356 milímetro (0,014 polegada).
9. Tela, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que a área de peneiramento aberta é de 30% a 35% de uma área total de peneiramento.
10. Tela, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a área de peneiramento aberta é de 30% a 35% de uma área total de peneiramento.
11. Tela, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a área de peneiramento aberta é de 16% a 35% de uma área total de peneiramento.
12. Tela, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que: os elementos de superfície têm uma espessura T que é de 0,178 milímetro (0,007 polegada).
13. Tela, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que: os elementos de superfície têm uma espessura T que é de 0,127 milímetro (0,005 polegada).
14. Tela, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que: os elementos de superfície têm uma espessura T que é de 0,076 milímetro (0,003 polegada).
15. Tela, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a área de peneiramento aberta é de 10% a 15% de uma área total de peneiramento.
16. Tela, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o poliuretano termoplástico é obtido por um processo no qual um pré-polímero de poliuretano tendo um teor de monômero de poli-isocianato livre de menos de 1% em peso, reage com um agente de cura, em seguida, é processado por extrusão a temperaturas de 150° C ou maior.
17. Tela, de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo fato de que pré-polímero de uretano é preparado a partir de um monômero de poli-isocianato e de um poliol, que inclui um alcano diol, poliéter poliol, poliéster poliol, policaprolactona poliol e/ou policarbonato poliol, e o agente de cura inclui um diol, triol, tetrol, alquileno poliol, poliéter poliol, poliéster poliol, policaprolactona poliol, policarbonato poliol, diamina ou derivado de diamina.
18. Tela, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a tela suporta carregamento por esforço de compressão de 680 kg (1.500 libras) a 11.360 kg (3.000 libras), em acelerações vibracionais de até 98 m/s2 (10 G) e temperaturas de até 94 °C.
19. Tela, caracterizada por compreender uma pluralidade de elementos de peneiramento (416) em peça única moldada por injeção em combinação; cada elemento de peneiramento (416) incluindo uma composição que inclui um poliuretano termoplástico; em que a tela inclui aberturas (86) que têm um tamanho em uma faixa de 35 μm a 150 μm e que têm uma área de peneiramento aberta de 16% a 35% de uma área total de peneiramento; e as aberturas (86) são geradas durante micromoldagem por injeção dos elementos de peneiramento (416) em peça única.
20. Tela, de acordo com a reivindicação 19, caracterizada pelo fato de que a tela suporta carregamento por esforço de compressão de 680 kg (1.500 libras) a 11.360 kg (3.000 libras), em acelerações vibracionais de até 98 m/s2 (10 G) e temperaturas de até 94 °C.
21. Tela, de acordo com a reivindicação 19, caracterizada por compreender uma pluralidade de pés quadrados em área.
22. Tela, de acordo com a reivindicação 19, caracterizada pelo fato de que a área de peneiramento aberta é de 30% a 35% de uma área total de peneiramento.
23. Tela, de acordo com a reivindicação 19, caracterizada pelo fato de que as aberturas (86) tem tamanho em faixas de 43 μm a 100 μm.
24. Tela, de acordo com a reivindicação 19, caracterizada pelo fato de que os elementos de peneiramento (416) em peça única moldada por injeção são unidos por meio de soldagem a laser.
25. Método de separação de materiais, caracterizado por compreender as etapas de: prover uma máquina de peneiramento vibratória equipada com uma tela; posicionar materiais a serem separados sobre a tela; e excitar a tela para separar os materiais a um nível desejado; a tela incluindo uma pluralidade de elementos de peneiramento (416) em peça única moldada por injeção em combinação; cada elemento de peneiramento (416) incluindo uma composição que inclui um poliuretano termoplástico; em que a tela inclui aberturas (86) que têm um tamanho em uma faixa de 35 μm a 150 μm e que têm uma área de peneiramento aberta de 16% a 35% de uma área total de peneiramento; e as aberturas (86) são geradas durante micromoldagem por injeção dos elementos de peneiramento (416) em peça única.
26. Método, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que a máquina de peneiramento vibratória excita a tela com aceleração vibracional de 29,4 m/s2 (3 G) a 98 m/s2 (10 G).
27. Método, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que o método é empregado em pelo menos uma das indústrias de óleo, gás, química, automotiva, mineração e purificação de água.
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