Mezclas de aleaciones de poliuretano y goma de látex.

Una formulación que comprende una dispersión acuosa de poliuretano aleado con una composición de látex,

en la que aleado significa mezclan íntimamente y donde una película hecha a partir de la formulación tiene una permeabilidad al aire no mayor de 3,5 x 10-5 cm3 cm / m2 hora Pa a 25 °C donde dicha permeabilidad al aire se calcula como:**Fórmula**

donde se mantiene una presión diferencial durante la medición de 345 kPa (50 psig);

donde, para preparar películas hechas de la formulación, se colocaron películas de 0,7 mm de grosor en placas planas, se curaron a 104 °C durante 40 minutos, se extrajeron en agua a 100 °C y luego se secaron a 60 °C.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

1. Campo de la invención.

Esta invención se refiere a materiales de barrera que resisten el paso de gases, como el aire, particularmente el utilizado en artículos inflables.

2. Descripción de la técnica relacionada.

Algunos materiales, especialmente los utilizados en artículos deportivos inflados, como balones de fútbol, de voleibol y de rugby, muestran propiedades deseables como una alta permeabilidad al aire, una baja resistencia, alta histéresis y características de envejecimiento poco satisfactorias. Estas propiedades no deseadas se asocian a menudo con componentes de caucho modificados, ya sea a partir de cauchos naturales, materiales elastoméricos sintéticos, o mezclas de los mismos. Por ejemplo, los balones de fútbol de estas materias pueden requerir frecuentes reinflados que puede suponer problemas a los usuarios o comerciantes de estos aparatos.

La alta histéresis de los componentes utilizados en los balones deportivos es también motivo de preocupación. Durante el uso normal, un balón deportivo sufre una deformación significativa y la remodelación con cada impacto contra el pie de un jugador o de la superficie de juego. Este efecto se ha observado con fotografías de alta velocidad. Cuando la pelota se deforma, la energía mecánica se disipa en forma de calor, lo que aumenta la temperatura del núcleo de goma y reduce la elasticidad de la pelota. Esta pérdida de energía mecánica almacenada también puede dar lugar a una velocidad de recuperación menor del balón deportivo, que en el caso de los balones de fútbol se traduciría en una menor "velocidad de pies".

Una solicitud de patente provisional con nº de serie 60/455674, presentada el 18 de marzo de 2003 y también asignada a DuPont describe un proceso para la fabricación de balones inflables con aire, en particular de pelotas de tenis, a partir de formulaciones de poliuretano millable (MPU) y caucho. Aunque no se relaciona con ninguna teoría, se planteó la hipótesis de que la mezcla MPU / caucho forma una "aleación" decisiva para proporcionar propiedades superiores, especialmente propiedades de barrera. Actualmente, se utilizan cauchos de látex para las pelotas de muchos deportes porque son relativamente baratos y tienen propiedades elásticas deseables. Sin embargo, por lo general muestran propiedades de barrera pobres, dando como resultado una mayor pérdida de aire en uso, así como en el almacenamiento de artículos hechos de los mismos.

La patente US 5 580 049 describe un látex o poliuretano utilizado para preparar vejigas de fútbol que no se utilizan mezclas de poliuretanos y látex ni se describen valores de permeabilidad.

La patente WO 94/05738 describe una mezcla de látex y una dispersión acuosa de poliuretano utilizado como adhesivo para la encuadernación de libros.

Por lo tanto, un objetivo deseable ha sido desarrollar un proceso que permita el uso de caucho de látex (u otras composiciones de látex) para la fabricación de artículos como vejigas de balones deportivos, cámaras de aire para bicicletas, y similares, con una baja permeabilidad y otras características se encuentran en los materiales de la aplicación provisional antes mencionada.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

Para minimizar estas deficiencias en el rendimiento de los materiales utilizados para limitar la permeabilidad del aire, se han desarrollado formulaciones de materiales especiales que comprenden, preferiblemente, una aleación de elastómero / caucho a base de poliuretano amorfo. Los artículos, por ejemplo pelotas deportivas infladas hechas de estas aleaciones de poliuretanos y cauchos tienen sorprendentemente una baja permeabilidad al aire y una mejor resistencia. Esto permite el aumento de atributos del rendimiento de los balones de fútbol, por ejemplo.

Estos balones muestran una disminución significativa de la permeabilidad al aire, en contraste con los balones con vejigas y revestimientos de caucho de látex convencionales, así como el potencial para una mayor resiliencia. Se espera que una mejora similar resulte con otros artículos como pelotas de fútbol americano, pelotas de rugby, baloncesto, voleibol, cámaras de aire de bicicletas, y en una variedad de otras aplicaciones en las que son deseables las propiedades esperadas de los materiales de la invención y en las que se utilizan los componentes de caucho modificado.

La presente invención aprovecha las características de formación de "aleación" de poliuretanos y otros materiales adecuados cuando se mezcla con caucho de látex. Sin embargo, el poliuretano no forma fácilmente una dispersión acuosa que se requeriría para combinarse con el caucho de látex. Por lo tanto, fue necesario desarrollar una

mezcla ionizable adecuadamente formulada para proporcionar una dispersión acuosa de poliuretano (ya sea basada en éter de tetrametileno glicol (PTMEG) o dioles a base de poliéster) , que sería compatible con el cuaho de látex. El término "caucho de látex" como se usa en el presente documento debe entenderse en el sentido de una dispersión acuosa de caucho natural y / o caucho sintético / elastómero, ya sea totalmente formado u oligomérico y con la capacidad de ser vulcanizado después. El término "composición de látex" puede abarcar cauchos de látex, así como dispersiones acuosas de polímeros elastoméricos adecuados, como estireno, estireno – butadienos, estireno isoprenos, poliacrilatos y similares.

Se ha descubierto que las dos dispersiones se mezclan bien y cuando se deja evaporar el agua, se obtienen películas del tipo formado en el proceso comercial de evaporación de película fina que se utiliza actualmente para hacer vejigas y similares a partir de cauchos de látex. Como se ha señalado anteriormente, los artículos fabricados con una dispersión de látex puro tendrán malas propiedades de barrera, sin embargo se espera que los artículos elaborados a partir de la mezcla de las dispersiones acuosas de poliuretano y caucho de látex tengan excelentes propiedades de barrera.

Las dispersiones de poliuretano (PUD) para el objeto de la invención se preparan proporcionando primero un polímero de poliuretano extendido que se dispersa a continuación en agua. A diferencia de las PUD convencionales, el material de esta invención puede contener grupos adicionales en el polímero que proporcionan sitios de insaturación. Por ejemplo, los monómeros que contienen grupos vinilo y / o alilo que no ayudan a la dispersión, pero reaccionan con el caucho de látex durante la vulcanización de azufre para producir una aleación químicamente unida se utilizan en combinación con PTMEG, poliol éter de polipropileno (PPG) y cadenas principales de poliéster y de ionómeros en la toma de una PUD. La PUD está hecha preferiblemente de PTMEG, por ejemplo, Terathane®, disponible de INVISTA S.à.rl, Wilmington, DE. Las aleaciones comprenderán del 90 al 10 % en peso de PUD (base de peso seco) y del 10 al 90 % en peso de caucho (base de peso seco) y preferiblemente del 60 al 40 % en peso de PUD (base de peso seco) y del 40 al 60 % en peso de caucho (base de peso seco) . El caucho de látex puede estar hecho de poliisopreno o polibutadieno y normalmente contiene aproximadamente n 60 % de sólidos. Es preferible el poliisopreno, y puede ser natural o sintético. Pueden emplearse también otras composiciones de látex, como estireno, estireno – butadienos, estreno -isoprenos, poliacrilatos y similares.

Se ha demostrado que el poliuretano amorfo a base de poliol -poliéster reduce la permeabilidad y la dependencia de la temperatura incluso más que los materiales a base de PTMEG, pero este no facilita la eficacia elástica. Un resultado similar se podría esperar de una PUD basada en PPG. En consecuencia, la PUD basada en PTMEG proporciona un beneficio más coordinado y es preferible para su uso en esta invención. Sin embargo, una dispersión que contiene polibutadieno o material elástico similar se puede añadir a la aleación, lo que mitiga algunos de los fallos detectados en las PUD que se basan en poliéster o PPG.

Además, es posible preparar PUD basadas en polietilenglicol (PEG) polioles, copolímeros de PEG y PTMEG, o copolímeros de PEG y PPG y también adipato de polibutileno (PBA) , según los ejemplos. Estos sistemas tienen la ventaja de ser fácilmente dispersable en agua sin necesidad de incorporar grupos iónicos como se requiere para PTMEG. Cabe señalar que el tipo de glicol y el peso molecular del glicol tienen un efecto sobre la permeabilidad de las dispersiones de poliuretano o a base de poliéster resultantes. Normalmente, cuanto menor es el peso molecular del glicol, menor es la permeabilidad. Como tal, la permeabilidad de la... [Seguir leyendo]

1. Una formulación que comprende una dispersión acuosa de poliuretano aleado con una composición de látex, en la que aleado significa mezclan íntimamente y donde una película hecha a partir de la formulación tiene una permeabilidad al aire no mayor de 3, 5 x 10-5 cm3 cm / m2 hora Pa a 25 º C donde dicha permeabilidad al aire se calcula como:

(Caudal de aire en cm3 / hora) x (Grosor de la película en cm)

(Ã?rea de permeación de la película en m2) x (Diferencial de presión a través de la película en Pa)

donde se mantiene una presión diferencial durante la medición de 345 kPa (50 psig) ; donde, para preparar películas hechas de la formulación, se colocaron películas de 0, 7 mm de grosor en placas planas, se curaron a 104 º C durante 40 minutos, se extrajeron en agua a 100 º C y luego se secaron a 60 º C.

2. La formulación de la reivindicación 1, en la que la dispersión de poliuretano deriva de un glicol de poliéter.

3. La formulación de la reivindicación 1, en la que la dispersión de poliuretano deriva de un glicol de poliéster.

4. La formulación de la reivindicación 2, en la que el poliéter glicol deriva de un politetrametilenglicol, polipropilenglicol, polietilenglicol, glicol de copolímero polietileno -politetrametileno, glicol de copolímero polietileno

– polipropileno.

5. La formulación de la reivindicación 3, en la que el glicol de poliéster deriva de uno o más compuestos carboxílicos25 difuncionales y uno o más compuestos de hidroxilo difuncionales.

6. La formulación de la reivindicación 1 en la que la dispersión de poliuretano contiene un grupo aniónico, catiónico o de vinilo.

7. La formulación de la reivindicación 1, en la que la composición de látex se selecciona del grupo formado por poliisopreno, polibutadieno y mezclas de poliisopreno y polibutadieno.

8. La formulación de la reivindicación 7, en la que la composición de látex es poliisopreno.

9. La formulación de la reivindicación 8, en la que el poliisopreno es natural o sintético.

10. La formulación de la reivindicación 1, que comprende al menos un 10 % en peso de poliuretano (base de peso seco) .

11. La formulación de la reivindicación 1, que comprende al menos un 40 % en peso de poliuretano (base de peso seco) .

12. La formulación de la reivindicación 1, en la que la composición de látex es un polímero elastomérico.

13. La formulación de la reivindicación 12, en la que el polímero elastomérico se selecciona del grupo formado por estireno -butadieno, estireno -isopreno y poliacrilatos.

14. La formulación de la reivindicación 1, en la que el poliuretano deriva de polibutileno adipato.

15. Una formulación según la reivindicación 1, en la que la dispersión acuosa de poliuretano es una dispersión de poliuretano acuosa de copolímero de óxido de etileno tetrahidrofurano.

16. Un artículo inflable que comprende una película hecha a partir de una formulación según la reivindicación 15.

17. Un artículo inflable según la reivindicación 16, donde el artículo se selecciona del grupo formad por balones hinchables y cámaras de aire.

18. Un artículo inflable según la reivindicación 17, en el que la cámara interior es una cámara interior de bicicleta.

19. Un artículo inflable que comprende una película hecha a partir de una formulación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14.

20. Un artículo inflable que comprende una película hecha a partir de una formulación según cualquiera de las

reivindicaciones 1 a 14, en el que dicha película se hace mediante la inmersión de una placa plana en una solución65 agitada seguida de lixiviación de la película y secado en un horno.

21. Un artículo inflable que comprende una película hecha a partir de una formulación según la reivindicación 12, donde el artículo se selecciona del grupo formado por balones hinchables y cámaras de aire.

22. Un artículo inflable que comprende una película hecha a partir de una formulación según la reivindicación 13, en el5 que el artículo inflable es una cámara interior de bicicleta.

23. Un balón de fútbol que contiene una vejiga que comprende una película hecha de una formulación como se define en la reivindicación 1.

24. Un balón de fútbol que comprende una película hecha a partir de una formulación según la reivindicación 20, en el que la dispersión de poliuretano deriva de glicol éter de tetrametileno.

25. Un balón de fútbol que comprende una película hecha a partir de una formulación según la reivindicación 20, en el

que el poliuretano comprende al menos un 10 % (peso seco) de la formulación.15

26. Un balón de fútbol que comprende una película hecha a partir de una formulación según la reivindicación 20, en el que el poliuretano comprende al menos un 40 % (peso seco) de la formulación.

27. Un balón de fútbol según la reivindicación 23 que contiene una vejiga realizada con una película hecha a partir de una formulación que comprende una dispersión acuosa de poliuretano de copolímero de óxido de etileno / tetrahidrofurano aleado con un caucho de látex en el que la película tiene una permeabilidad al aire no superior a

3. 5x10-5 cm3 -cm / m2 – hora Pa a 25 º C, dicha permeabilidad al aire se mide según el método descrito en la reivindicación 1.