El uso de un artículo moldeado mediante colada de barbotina como matriz para un guante o un preservativo,

que comprende un material cerámico ternario que tiene una fórmula química de Mn+1AXn, donde M es un metal de transición precoz, donde A es un elemento seleccionado de los elementos del Grupo 13, elementos del Grupo 14, S, P, As y Cd, donde X se selecciona de carbono, nitrógeno y sus combinaciones, y donde n es 1, 2 ó 3

Matrices para guantes y preservativos de cerámica ternaria de carburo y nitruro.

Campo de la invención

La invención está dirigida a un método para conformar un artículo moldeado mediante colada de barbotina que contiene material cerámico ternario, y al uso de un artículo moldeado mediante colada de barbotina como matriz para un guante o un preservativo.

Antecedentes de la invención

Las matrices son moldes rígidos y que tienen la forma y tamaño para definir las dimensiones del producto acabado. Las matrices se emplean en la fabricación de productos de polímeros sintéticos y de látex, como por ejemplo guantes quirúrgicos y de exploración, y preservativos. Las matrices, están hechas, habitualmente, de madera, material cerámico, vidrio, porcelana, plástico, acero o aluminio y, normalmente, se sumergen primero los dedos, en el caso de una matriz de guantes, en un baño de látex líquido, que incluye productos químicos mezclados, donde el látex se adhiere a la matriz. Las matrices de guantes y de preservativos se pueden calentar antes de empezar el proceso de inmersión. Las matrices para guantes y para preservativos previamente se revisten, normalmente, con un agente coagulante para gelificar el látex y facilitar la retirada del artículo de la matriz. Los agentes coagulantes habituales incluyen nitrato de calcio. Puede requerirse también que haya inmersiones adicionales en baños de látex que contengan cargas. El látex se coagula y el guante o el preservativo se liberan de la matriz normalmente desprendiendo el guante o el preservativo de la matriz. Los artículos se pueden retirar de la matriz en agua. Los guantes o los preservativos pasan por ciclos de lixiviación y lavado para retirar los productos químicos residuales, antes de ser quitados de la matriz. Los artículos acabados sen retiran luego de la matriz de forma que la capa exterior retirada de la matriz será la capa más interna del guante o del preservativo. Los artículos se pueden luego envasar y esterilizar para su transporte.

Después de ciclos repetidos de inmersión en productos químicos, las matrices comienzan a degradarse y deben ser sustituidas. Como punto de referencia para la durabilidad, las matrices de porcelana permanecen en buen estado durante hasta dos semanas cuando están expuestos a una solución concentrada de hidróxido de potasio.

Los materiales cerámicos ternarios se conocen generalmente por ser duros y frágiles y no son adecuados para usarlos en la fabricación de partes que se tengan que maquinar. Sin embargo, se ha sintetizado carburo de silicio y titanio, Ti₃SiC₂, para dar como resultado un material blando que se puede maquinar, fuerte y ligero de peso. El Ti₃SiC₂ es anormalmente blando para los materiales de carburos. Se caracterizaron muestras monofásicas del material para ver su estabilidad térmica y su resistencia a la oxidación. Se enfriaron rápidamente, desde 1400ºC, barras de material de Ti₃SiC₂ en un cubo de agua y se descubrió que habían aumentado ligeramente su resistencia después del enfriamiento rápido. Las muestras de materiales de Ti₃SiC₂ son también sorprendentemente fáciles de maquinar. Los materiales cerámicos son, habitualmente, demasiado frágiles para ser maquinados, sin embargo, después de perforar el caparazón duro inicial de las muestras de Ti₃SiC₂ se descubrió que se podían maquinar casi como el grafito. El documento WO 97/18162 describe la síntesis de fases "312", por ejemplo Ti₃SiC₂, y materiales compuestos suyos. Según este documento, un producto que comprenda una fase M₃X₁Z₂, en la que (i) M es al menos un metal de transición, (ii) X es al menos uno de Al, Ge, Ga, y Si, y (iii) Z es al menos uno de B, C, y N, se pueden formar mediante un procedimiento que comprenda una primera etapa de forma una mezcla de (i) especies metálicas de transición, (ii) especies co-metálicas seleccionadas de especies de aluminio, especies de germanio, especies de galio, y especies de silicio, y (iii) especies no metálicas seleccionadas de especies de boro, especies de carbono y especies de nitrógeno, siendo dicha mezcla un polvo que comprende no más del 80% en peso de M₃X₁Z₂ y luego, en una segunda etapa, someter la mezcla a compresión reactiva en caliente, a una temperatura de 1000ºC a 1800ºC, bajo una presión de 5 a 200 MPa para convertirla en una fase M₃X₁Z₂.

El Ti₃SiC₂ tiene propiedades de los metales y de los materiales cerámicos. Como un metal se puede maquinar, es conductor térmico y eléctrico, resistente al choque térmico y es plástico a elevadas temperaturas. Como un material cerámico, es refractario (es decir, tiene una temperatura de descomposición superior a 2000ºC), resistente a la oxidación, rígido y ligero de peso (aproximadamente 4,5 gramos por centímetro cúbico), su expansión térmica es relativamente baja, más como un material cerámico que como un metal.

En la colada de barbotina, algunas veces denominada colada por drenaje, se llena un molde de yeso una con barbotina. La barbotina es un líquido que contiene un material cerámico en una suspensión acuosa. A medida que el molde absorbe agua, la suspensión de material cerámico solidifica uniformemente sobre las paredes del molde. Una vez que se alcanza el espesor de pared deseado, se drena la barbotina restante, el molde se separa o se rompe, y se retira la pieza. La pieza se sinteriza luego en un horno.

El documento WO 98/22244 describe una pieza de trabajo de material cerámico denso, hecho prensando una combinación de Ti₃SiC₂ pulverizado y un material pulverizado que es soluble en Ti₃SiC₂, para dar un cuerpo no sinterizado. El cuerpo no sinterizado se calienta luego bajo condiciones de ausencia de presión hasta una temperatura por encima de un punto en el que se forma un líquido, pero por debajo del punto de fusión de la mezcla; el documento WO 98/22244 no enseña o describe la elaboración de objetos huecos (como las matrices) con un molde de yeso y una dispersión, en un líquido, de Ti₃SiC₂ pulverizado.

Las matrices convencionales que habitualmente están hechas de madera, material cerámico, vidrio, porcelana, plástico, acero o aluminio se deterioran después de la exposición continua al calor y a los productos químicos empleados durante el proceso de fabricación del guante o del preservativo. El deterioro origina picaduras en las matrices, y los guantes y preservativos producidos a partir de matrices picados tienen defectos del tamaño del pinchazo de un alfiler. Hay la necesidad, por lo tanto, de matrices para guantes y preservativos de un material duradero que reduzca la frecuencia con la que las matrices deban ser sustituidas. Es deseable que las matrices duraderas no interfieran de otra forma en la calidad del guante o del preservativo producido.

Sumario de la invención

La invención está dirigida al uso de un artículo moldeado mediante colada de barbotina como una matriz para un preservativo o como una matriz para un guante, que comprende un material cerámico ternario que tiene una fórmula química de M_n+1AX_n, donde M es un metal de transición precoz, donde A es un elemento seleccionado de los elementos del Grupo 13, elementos del Grupo 14, S, P, As y Cd, donde X se selecciona de carbono, nitrógeno y sus combinaciones, y donde n es 1, 2 ó 3.

A diferencia de las matrices anteriores, las realizaciones de la presente invención conducen a una matriz hecha de un material de alta resistencia, estable a altas temperaturas, que resiste repetidas inmersiones en productos químicos. Ya que las matrices de la presente invención están hechas con un material más duradero que las matrices anteriores, la frecuencia con la que tienen que ser sustituidas las matrices se reduce enormemente.

La invención está dirigida también a un método para formar un artículo moldeado mediante colada de barbotina, como por ejemplo una matriz, que incluye las siguientes etapas:

mezclar un polvo cerámico ternario, agua, un aglomerante y un agente modificador de la viscosidad para formar una dispersión, en la que el polvo cerámico ternario tiene una fórmula química de M_n+1AX_n, donde M es un metal de transición precoz, A es un elemento seleccionado de los elementos del Grupo 13, elementos del Grupo 14, S, P, As y Cd, X se selecciona de carbono, nitrógeno y sus combinaciones, y n es 1, 2 ó 3;