MX2011003563A

MX2011003563A - Composiciones de elastomero celular.

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Publication number: MX2011003563A
Application number: MX2011003563A
Authority: MX
Inventors: Rick Speas
Original assignee: Rubberlite Inc
Priority date: 2008-10-02
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2011-07-29
Also published as: WO2010039791A8; US8445556B2; US20090082477A1; WO2010039791A1; BRPI0920466A2

Abstract

La presente invención proporciona una composición polimérica que tiene una baja absorción de agua y un contenido de cloro no mayor del 0.5%, basándose en el peso total de la composición polimérica; también se proporciona un proceso para preparar una composición polimérica.

Description

COMPOSICIONES DE ELASTÓ ERO CELULAR CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona generalmente con composiciones poliméricas y procesos para preparar las mismas. Más particularmente, la presente invención se relaciona con composiciones poliméricas que comprenden elastómeros que exhiben absorción de agua y flexibilidad asociadas típicamente con composiciones poliméricas que requieren niveles más altos de componentes no amigables ambientalmente o peligrosos durante su preparación.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las composiciones poliméricas se utilizan con frecuencia en materiales que requieren baja absorción de agua con alta elasticidad. En tiempo recientes, las composiciones poliméricas de neopreno, tales como espumas de neopreno, se han basado para utilizarse en varias aplicaciones tales como, por ejemplo, trajes para submarinismo, juntas y arandelas de caucho, tubería, guantes, bandas, corte con troquel, extrusiones, hojas y cojinetes, en donde las propiedades elastoméricas son importantes. Las composiciones poliméricas de neopreno, sin embargo, incluyen cloro, plastificantes, azufre, peróxidos o una combinación de los mismos. Como resultado, las composiciones poliméricas de neopreno pueden proporcionar propiedades elastoméricas ventajosas, pero el proceso para su producción requiere componentes no amigables ambientalmente, peligrosos. Así, existe la necesidad de una composición polimérica que exhiba las propiedades elastoméricas ventajosas, así como un proceso para preparar una composición polimérica que utilice menos, si los hay, de los componentes no amigables ambientalmente, peligrosos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención está dirigida a una composición polimérica que comprende un elastómero. En una modalidad, el elastómero es un elastómero de célula cerrada. En otra modalidad, el elastómero es un uretano. En tal modalidad, el uretano puede ser un poliuretano. En una modalidad, la composición polimérica es una espuma. En una modalidad, la composición polimérica puede formularse para tener características físicas similares a aquéllas de las composiciones poliméricas de neopreno, sin requerir niveles comparables de componentes no amigables ambientalmente o peligrosos. En una modalidad, la composición polimérica está libre o sustancialmente libre (es decir, menos que aproximadamente 0.5% en peso de la composición) de componentes potencialmente dañinos tales como, por ejemplo, neopreno, cloro, plastificantes, azufre y peróxido, que se utilizan típicamente en la composición y fabricación del neopreno. En una modalidad, la composición polimérica tiene una absorción de agua no mayor de 15%, de acuerdo con ASTM D1056.

La presente invención también proporciona un proceso para preparar la composición polimérica. En una modalidad, la composición polimérica se prepara combinando una variedad de componentes. En una modalidad, el proceso comprende combinar componentes, incluyendo un poliisocianato, asi como un poliéster, un poliol de poliéter o ambos, un poliéster y un poliol de poliéter. En otra modalidad, el proceso puede utilizar al menos un catalizador de amina, al menos un agente de soplado químico o una combinación de los mismos.

En una modalidad, al menos un agente de soplado químico se combina con un poliisocianato y un poliol de poliéter o un poliéster o una combinación de los mismos, asi como un catalizador de amina. Una variedad de agentes de soplado es adecuada, incluyendo azodicarbonamida y microesferas expandibles. Además de los constituyentes polimerizables, otros componentes pueden incluirse en la composición, tal como, por ejemplo, varios catalizadores, activadores, dispersantes, tintes, pigmentos, retardantes de las llamas, antimicrobianos, estabilizantes UV y de extinción de gases, aditivos antiestáticos, extendedores de la cadena, reticuladores o una combinación de los mismos En una modalidad, el proceso para preparar la composición polimérica comprende además, el paso de curar la variedad de componentes para formar una mezcla polimérica. En una modalidad, el proceso para preparar la composición polimérica comprende además, el paso de calentar la mezcla polimérica para formar una composición polimérica. En una modalidad, la mezcla polimérica se calienta a una primera temperatura por encima de la temperatura de ablandamiento de la mezcla polimérica. En una modalidad, la primera temperatura está por debajo de la temperatura de activación de cualquier agente de soplado químico. El proceso para preparar la composición polimérica puede comprender además, el paso de calentar la mezcla polimérica ablandada a una segunda temperatura, suficiente para activar cualquier agente de soplado.

En una modalidad, la composición polimérica formada es una espuma. En una modalidad, la espuma polimérica incluye células cerradas. En una modalidad, la espuma polimérica incluye células cerradas, pero tiene menos rigidez que las espumas de poliuretano de célula cerrada convencionales. La composición polimérica resultante, incluyendo la modalidad de espuma, puede utilizarse en varias aplicaciones, tales como, por ejemplo, trajes para buzo, materiales para aparatos ortóticos, materiales para expulsión del troquel, sellos (incluyendo aquéllos para aplicaciones en refrigeradores), y bases que absorben el choque para reflectores de caminos.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención proporciona una composición polimérica que comprende un elastómero. En una modalidad, la composición polimérica tiene un contenido de cloro de no más del 0.5%. Así, la composición polimérica comprende un nivel menor de cloro en comparación con las composiciones poliméricas de neopreno, pero mantiene las características físicas asociadas típicamente con tales composiciones poliméricas.

En una modalidad, el elastómero es un uretano. En una modalidad, el uretano es un poliuretano. En una modalidad, el elastómero es un elastómero de célula cerrada. El término "célula cerrada", se refiere aquí posteriormente a las estructuras celulares cerradas dentro del elastómero. Estas células cerradas son similares a burbujas en la espuma, que no se rompen. En una modalidad, las células cerradas están en una configuración compacta. Las células pueden formarse de manea física o química.

En una modalidad, la composición polimérica es una espuma (por ejemplo, composición polimérica de elastómero espumado). Una composición polimérica de elastómero espumado puede formarse cuando una mezcla de un monómero de elastómero se calienta para causar la polimerización y la descomposición térmica simultánea de las partículas para formar un gas. El gas se expande en la mezcla del monómero de elastómero que reacciona para formar poros en la composición polimérica final.

Las presentes composiciones poliméricas tienen varias características físicas deseables. En una modalidad, la composición polimérica tiene un alto grado de flexibilidad y resistencia, mientras que también tiene la capacidad de resistir la absorción del agua. La capacidad para resistir la absorción del agua es especialmente deseable en aplicaciones de trajes de neopreno, así como en varias aplicaciones médicas e industriales. En una modalidad, la composición polimérica tiene una absorción de agua no mayor del 15%, basándose en el cambio en la masa de la composición polimérica antes y después de la inmersión en agua, de acuerdo con ASTM D1056. De manera preferida, la composición tiene una absorción de agua no mayor del 5%, de acuerdo con ASTM D1056. De manera más preferida, la composición tiene una absorción de agua no mayor del 2%, de acuerdo con ASTM D1056.

La ASTM D 056 puede utilizarse para determinar la absorción de agua de una composición polimérica tal como, por ejemplo, una composición polimérica de elastómero espumado de célula cerrada, midiendo el cambio en el peso (masa), después de un periodo de inmersión especificado. Este método de prueba es de manera indirecta, una medida del contenido de células cerradas de la estructura celular de la muestra. Los especímenes de prueba de aproximadamente 12.5 mm (0.50 pulgadas) de espesor y 2500 mm2 (4 pulgadas2) de área, deben utilizarse para esta prueba, mientras que los especímenes redondos son preferidos.

La absorción de agua se mide sumergiendo un espécimen de la composición polimérica en agua destilada a temperatura ambiente (18 a 35°C (65 a 95°F)), 50 mm (2 pulgadas) por debajo de la superficie del agua, y la presión por encima del agua se reduce a 17 kPa (2.5 psi) absolutos durante 3 minutos. El vacío se libera a continuación, y el espécimen se deja permanecer sumergido durante 3 minutos a presión atmosférica. A continuación se retira el espécimen, se seca con papel secante, y el por ciento del cambio en la masa se calcula como sigue: W= [(A - B) / B] x 100 en donde: W = cambio en la masa, %, A = masa final del espécimen, y B = masa inicial del espécimen.

Los pesos originales y finales de tres especímenes, el por ciento de cambio en el peso para cada espécimen, asi como el por ciento del cambio promedio para los tres especímenes se reportan.

En una modalidad, la composición polimérica es alta en la resistencia al fluido. La resistencia al fluido alta es especialmente deseable en aplicaciones de trajes de neopreno, asi como en varias aplicaciones médicas e industriales. En una modalidad, la espuma tiene un cambio en la masa de no más del 75% del cambio del peso después de un tiempo de inmersión y temperatura especificados de acuerdo con ASTM D1056. De manera preferida, la espuma exhibe un cambio en la masa de no más del 60% de acuerdo con ASTM D1056. De manera más preferida, la espuma exhibe un cambio en la masa de no más del 50% de acuerdo con ASTM D1056.

La resistencia al fluido se determina de acuerdo con ASTM D1056, por medio de medir el cambio del peso después de un tiempo y temperatura de inmersión especificados. El equipo requerido incluye una balanza analítica, pantallas, Combustible B de Referencia ASTM (Véase ASTM D 471 ), toallas de papel, y recipientes de 250 cm3 (8 onzas) (tamaño mínimo). Los especímenes de prueba son de 25 mm x 50 mm x 6 mm (nominalmente, 1 pulgada x 2 pulgadas x 0.250 pulgadas), y se cortan de manera preferida, con bordes cuadrados limpios.

Los especímenes se pesan al 0.01 g más cercano, y se colocan en una pantalla no corrosiva que tiene aberturas de 2 mm (malla 10) en el fondo del recipiente. De manera alterna, los especímenes de un material y pantallas se colocan en latas. Se utiliza una lata por material. Las latas pueden llenarse con el Combustible B de Referencia ASTM y sellarse con sus tapas. Las latas se almacenan durante 7 días ± 30 minutos a una temperatura de 23 ± 2°C (73.4 ± 3.6°F). Un espécimen a la vez se retira a continuación del fluido de prueba. Sin apretar el espécimen, un espécimen se coloca en la parte superior de la hoja de la toalla de papel y una segunda hoja de papel se coloca inmediatamente en la parte superior. El espécimen se seca ligeramente sin apretar, y a continuación la toalla de papel superior se retira. La masa del espécimen se determina inmediatamente a continuación al 0.01 g más cercano. El cambio del por ciento en la masa se calcula como sigue: W = [(A - B) / B] x 100 en donde: W = cambio en la masa, %, A = masa final del espécimen, y B = masa inicial del espécimen.

El tipo de fluido, el tiempo y la temperatura de la prueba, los datos de tres especímenes, y el promedio de tres especímenes se reportan.

En una modalidad, la composición polimérica tiene una resistencia a la tracción aceptable para varias aplicaciones de trajes de neopreno, médicas e industriales, mientras que mantiene la flexibilidad. En una modalidad, la composición polimérica tiene una resistencia a la tracción de al menos 413.7 kPa (60 psi) de acuerdo con los parámetros de prueba expuestos en ASTM D412. En otra modalidad, la composición polimérica tiene una resistencia a la tracción de al menos 551.6 kPa (80 psi) de acuerdo con ASTM D412. En aún otra modalidad, la composición polimérica tiene una resistencia a la tracción de al menos 689 kPa (100 psi) de acuerdo con ASTM D412.

En otra modalidad, la composición polimérica tiene una resistencia a la tracción de al menos 1379 kPa (200 psi) de acuerdo con los parámetros de prueba expuestos en ASTM D412. En aún otra modalidad, la composición polimérica tiene una resistencia a la tracción de al menos 1724 kPa (250 psi) de acuerdo con ASTM D4 2.

En una modalidad, la composición polimérica tiene una resistencia a la tracción de al menos 2068 kPa (300 psi) de acuerdo con ASTM D412. En una modalidad, la composición polimérica tiene un alto alargamiento. En una modalidad, la composición polimérica tiene un alargamiento de más del 150% de acuerdo con los parámetros de prueba expuestos en ASTM D412. La composición polimérica es elástica, de manera que la espuma puede estirarse de manera repetida a 150% o más de su longitud inicial, y regresar rápidamente aún a su forma original. De manera preferida, la composición polimérica tiene un alargamiento de más del 250% de acuerdo con ASTM D 12. De manera más preferida, la composición polimérica tiene un alargamiento de más del 350% de acuerdo con ASTM D412.

La resistencia a la tracción y el alargamiento pueden determinarse de acuerdo con los parámetros de prueba expuestos en ASTM D412. A menos que se especifique de otra manera, la temperatura estándar para la prueba es 23 ± 2°C. Los especímenes son acondicionados durante al menos 3 horas a esta temperatura. En el caso de un espécimen con forma de pesa o recto, el troquel debe conformarse a la forma y las dimensiones especificadas (por ejemplo, Troquel A-F; véase la Figura 2 de ASTM D412).

Cinco especímenes se preparan para la prueba. Los especímenes de prueba son moldeados por inyección o cortados de una hoja plana no menor de 1.3 mm (0.05 pulgadas), ni mayor de 3.3 mm (0.13 pulgadas) de espesor, y son de un tamaño que permitirá el corte. Las hojas se preparan directamente mediante procesamiento o de artículos terminados, cortando y puliendo. Si se obtienen de un artículo fabricado, el espécimen debe estar libre de aspereza superficial, capas de tela, etc. Todos los especímenes se cortan de manera que la porción longitudinal de los especímenes está paralela al grano, a menos que se especifique de otra manera. En el caso de hojas, el espécimen debe ser de 2.0 ± 0.2 mm (0.08 ± 0.008 pulgadas) de espesor, cortado en la dirección del grano. En el presente caso, se utiliza el Troquel A para cortar los especímenes de la hoja con una sola corrida de impacto (a mano o a máquina), para asegurar superficies de corte lisas.

Los especímenes con forma de pesa se marcan con un marcador de referencia, sin tensión en los especímenes al momento del marcado Las marcas se colocan en la sección reducida, equidistantes de su centro y perpendiculares al eje longitudinal. La distancia entre la marca debe ser de 50.00 ± 0.5 mm (2.00 ± 0.02 pulgadas) para el Troquel A. Se hacen tres mediciones para el espesor con una en el centro y una en cada extremo de la sección reducida. La mediana de las tres mediciones se utiliza como el espesor para calcular el área de sección transversal. Los especímenes con una diferencia entre el espesor máximo y mínimo que excede de 0.08 mm (0.003 pulgadas), se descartan. El ancho del espécimen se toma como la distancia entre los bordes cortantes del troquel en la sección restringida.

Los especímenes rectos se preparan si no es práctico cortar un espécimen con forma de pesa o de anillo, como es el caso de una tira estrecha, tubería pequeña, o material aislante eléctrico o estrecho. Estos especímenes deben ser de una longitud suficiente para permitir su inserción en sujetadores utilizados para la prueba. Las marcas de referencia se colocan en los especímenes. Para determinar el área de sección transversal de los especímenes rectos en la forma de tubos, la masa, longitud y densidad del espécimen pueden requerirse. El área de sección transversal se calcula de estas mediciones como sigue: A = M / DL en donde: A = área de sección transversal, cm2, M = masa, g, D = densidad, g/cm3, y L = longitud, cm.

Para determinar la resistencia a la tracción, el espécimen con forma de pesa o recto se coloca en los sujetadores de la máquina de prueba, teniendo cuidado de ajusfar los especímenes de manera simétrica para distribuir la tensión de manera uniforme sobre la sección transversal. La velocidad de separación del sujetador es de 500 ± 50 mm/minuto (20 ± 2 pulgadas/minuto). La máquina de prueba se arranca y la distancia entre las marcas de referencia se registra, teniendo cuenta de evitar el paralaje. La fuerza al alargamiento especificado para la prueba y al momento de la ruptura se registra. Las mediciones del alargamiento se hacen de manera preferida a través del uso de un extensómetro, un mecanismo autográfico o un mecanismo de chispa. En la ruptura, el alargamiento se mide y se registra al 10% más cercano.

La resistencia a la tracción se calcula como sigue: TS = F(BE) / A en donde: TS = resistencia a la tracción, el esfuerzo en la ruptura, MPa (Ibf/pulgada2), F(BE) = la magnitud de la fuerza en la ruptura, N (Ibf), y A = área de sección transversal de un espécimen sin tensión, m2 (pulgadas2).

El alargamiento se calcula (a cualquier grado de extensión) como sigue: E = 100 [L - L(o)] / L(o) en donde: E = el alargamiento en por ciento (de la distancia de la marca de referencia original), L = distancia observada entre las marcas de referencia en el espécimen extendido, y L(0) = distancia original entre las marcas de referencia (utilizar las mismas unidades para L y L(0)) Un resultado de prueba es la mediana de tres valores de mediciones de prueba individuales para la resistencia a la tracción y el alargamiento.

En una modalidad, la composición polimérica tiene una alta resistencia a la tracción y al alargamiento, mientras que permanece suficientemente suave para estar en contacto con la piel, si se necesita, para aplicaciones tales como trajes de neopreno. La suavidad se determina de acuerdo con ASTM D1056, que examina los valores de deflexión por compresión, basándose en la fuerza necesaria para producir una deflexión del 25% en un espécimen de prueba. En una modalidad, la composición polimérica tiene un valor de deflexión por compresión en el intervalo de aproximadamente 6.9 kPa (1 psi) a aproximadamente 89.6 kPa (13 psi) de acuerdo con ASTM D1056. De manera preferida, la deflexión por compresión está en el intervalo de aproximadamente 14 kPa (2 psi) a aproximadamente 62 kPa (9 psi) de acuerdo con ASTM D1056. De manera más preferida, la deflexión por compresión está en el intervalo de aproximadamente 21 kPa (3 psi) a aproximadamente 41 kPa (6 psi) de acuerdo con ASTM D1056.

La ASTM D1056 utiliza cualquier máquina de compresión que sea capaz de comprimir el espécimen a una velocidad de 12.5 a 50 mm/minuto (0.5 a 2 pulgadas/minuto) suavemente sin impacto. La máquina puede ser accionada con motor o a mano. La máquina estará equipada con un medidor para medir la deflexión causada por el incremento en la carga. La deflexión se lee en un medidor de cuadrante graduado en 0.02 mm (0.001 pulgadas), sin embargo, ningún medidor es necesario si la máquina comprime de manera automática el espécimen al 25%.

El tamaño del espécimen de prueba puede variar con la condición de que el pie del indentador del aparato utilizado sea mayor que la muestra. Los especímenes de prueba pueden ser cilindricos o cuadrados, pero se cortan de manera que los bordes opuestos estén paralelos, ya sea de un producto terminado o de trozos de prueba estándar o de hojas planas. El espesor de los especímenes de prueba se mide y registra. El espesor mínimo debe ser de 6.0 mm (0.25 pulgadas). Las muestras delgadas pueden plegarse para obtener este espesor, o puede utilizarse un trozo de prueba estándar. En las composiciones poliméricas de célula cerrada, en donde la hoja delgada se divide de hojas más gruesas, usualmente hay muy poca diferencia entre la hoja delgada y las hojas más gruesas.

El caucho celular menor de 6 mm (0.250 pulgadas) de espesor, se prueba plegando el número apropiado de pliegues para obtener un espesor tan cerca de 12.5 mm (0.50 pulgadas) como sea posible. El espécimen de prueba estándar se comprime a continuación entre las placas metálicas paralelas de la máquina hasta que el espesor se ha reducido 25%, tiempo en el cual se toma inmediatamente una lectura de la carga. La prueba se repite con el mismo espécimen hasta que las lecturas de la carga no cambian más de 5%. Cuando se repite la prueba, la altura del espécimen no se vuelve a medir. Las placas superior e inferior deben ser de al menos 38 mm (1 .5 pulgadas) de diámetro. La carga unitaria requerida para la última lectura, expresada en kilopascales (o libras por pulgada cuadrada), se reporta como el resultado de la prueba de deflexión por compresión.

La densidad se determina de acuerdo con ASTM D 056, basándose en la masa y el volumen de un espécimen. La composición polimérica tiene una densidad suficiente para proporcionar aislamiento, aunque retiene la flexibilidad. Por ejemplo, cuando se utiliza en un traje de neopreno, la composición polimérica tiene una densidad suficiente para proporcionar calidez al usuario.

En una modalidad, la densidad está en el intervalo de aproximadamente 48 kg/m3 (3 libras/pie3) a aproximadamente 480 kg/m3 (30 libras/pie3) de acuerdo con ASTM D1056. En una modalidad preferida, la densidad está en el intervalo de aproximadamente 96 kg/m3 (6 libras/pie3) a aproximadamente 192 kg/m3 (12 libras/pie3) de acuerdo con ASTM D1056. De manera más preferida, la densidad está en el intervalo de aproximadamente 128 kg/m3 (8 libras/pie3) a aproximadamente 160 kg/m3 (10 libras/pie3) de acuerdo con ASTM D1056.

De acuerdo con ASTM D1056, la densidad se determina basándose en la masa y el volumen de un espécimen. Los especímenes representativos de forma regular de no menos de 16 cm3 (1 pulgada3) en volumen, se cortan de la muestra a ser probada. El espécimen se pesa en una balanza o báscula graduada para permitir pesar dentro de ± 1 % de la masa a ser medida. El volumen del espécimen se determina dentro de ± 1 % de la muestra, ya sea mediante medición directa o por desplazamiento de volumen. La densidad se calcula a continuación como sigue: Densidad, kg/m3 = A / B en donde: A = masa del espécimen, kg, y B = volumen del espécimen, m3.

La masa, volumen y densidad de cada espécimen, así como el valor promedio se reportan.

La composición polimérica de esta invención tiene la capacidad de deformarse, aunque regresa sustancialmente a su configuración precomprimida (es decir, deformación permanente por compresión). Tal capacidad evita que el aire frío se fugue alrededor de los sellos de espuma, tales como aquéllos utilizados en unidades de refrigeración. En una modalidad, la deformación permanente por compresión es menor del 20% de acuerdo con ASTM D1056. De manera preferida, la deformación permanente por compresión es menor de 15% de acuerdo con ASTM D 056. De manera más preferida, la deformación permanente por compresión es menor de 10% de acuerdo con ASTM D 056.

La deformación permanente por compresión máxima se determina de acuerdo con ASTM D1056. Este método de prueba mide las propiedades de recuperación de una muestra cuando se somete a una deflexión constante durante un tiempo/temperatura/deflexión especificados, midiendo su calibre antes y después del periodo de prueba. Los especímenes de prueba estándar se utilizan para esta prueba y se cortan de manera que los bordes opuestos estén paralelos. Los especímenes de prueba pueden cortarse de trozos de prueba estándar o de hojas planas comerciales. El espesor de los especímenes de prueba puede variar, pero se mide e indica en el reporte resultante. El espesor mínimo para el caucho expandido de célula cerrada deberá ser de 12.5 mm (0.50 pulgadas). El espesor máximo para el caucho de célula cerrada deberá ser de 19.05 (0.75 pulgadas). Las muestras delgadas de caucho expandido de célula cerrada no deben plegarse para obtener este espesor. Los tamaños alternos del espécimen de prueba pueden utilizarse para el material expandido cerrado.

Para el caucho de célula cerrada (expandido), los especímenes de prueba se comprimen a 50% + 1% de sus espesores originales. La carga se libera al final de 22 horas ± 30 minutos, y el espesor se mide después de 24 horas a temperatura ambiente. Los espesores hasta, e incluyendo 25.0 mm (1 pulgada), se miden utilizando un medidor del tipo cuadrante, que tiene una masa máxima del vastago y el pie de 25 g y un pie de 30.0 mm (1.25 pulgadas) de diámetro. Los espesores de más de 25 mm se miden utilizando un medidor de calibrador deslizante. Cuando se emplea un medidor de calibrador deslizante, el ajuste del calibrador se hace con el medidor fuera de contacto con el caucho celular. La muestra se pasa a través del medidor ajustado previamente y los ajustes apropiados ocurren cuando las caras de medición del medidor entran en contacto con las superficies del articulo sin comprimirlo. La temperatura de la prueba para el caucho de célula cerrada (expandido) debe ser de 23 ± 2°C (73.4 ± 3.6°F), excepto para el caucho Clase 2D. Para el caucho Clase 1 D y 2D, la temperatura de la prueba es de 100 ± 1°C (212 ± 1.8°F). El tiempo de la prueba debe ser como se especifica. No se requieren placas metálicas chapeadas con cromo y, por lo tanto, pueden utilizarse placas de aluminio o cualesquier placas rígidas que estén limpias y lisas, y que no se flexionen de manera mensurable bajo la carga necesaria para la deflexión del espécimen. El por ciento de la deformación permanente por compresión resultante se calcula como sigue: Deformación permanente por compresión, % = [(to-ti)l(t0-ts)] x 100 en donde: to = espesor original, ti = espesor del espécimen después del periodo de recuperación especificado, y ts = espesor de la barra separadora utilizada.

La duración y temperatura de la exposición del horno, el espesor original y final para los tres especímenes, el por ciento de la deformación permanente para cada espécimen, y el por ciento de la deformación permanente promedio para los especímenes se reporta. El tamaño del espécimen, si es diferente del estándar, también se reporta.

La composición polimérica también puede deformarse pero regresar sustancialmente a su configuración precomprimida bajo temperaturas elevadas. En una modalidad, la deformación permanente por compresión a temperatura elevada es no mayor del 75% de acuerdo con ASTM D3574. De manera preferida, la deformación permanente por compresión a temperatura elevada es no mayor de 60% de acuerdo con ASTM D3574. De manera más preferida, la deformación permanente por compresión a temperatura elevada es no mayor de 50% de acuerdo con ASTM D3574.

La deformación permanente por compresión máxima a temperatura elevada puede determinarse de acuerdo con ASTM D3574. Este método de prueba consiste de la deflexión del espécimen a una deflexión especificada, exponiéndolo a condiciones especificadas de tiempo y temperatura y midiendo el cambio en el espesor del espécimen después de un periodo de recuperación especificado. El dispositivo de compresión consiste de dos o más placas planas colocadas de manera que las placas se mantienen paralelas una a la otra mediante pernos o pinzas, y el espacio entre las placas es ajustable al espesor de deflexión requerido por medio de separadores. Los especímenes de prueba tienen superficies superior e inferior paralelas y lados esencialmente perpendiculares. Los especímenes de prueba son de 50 mm por 50 mm por 25 mm, a menos que se especifique de otra manera. Los especímenes menores de 25 mm de espesor se pliegan, sin el uso de cemento, a un espesor de 25 mm. Los especímenes mayores de 50 mm de espesor, deben cortarse a un espesor de 25 mm desde el núcleo.

Todas las mediciones, acondicionamiento y recuperación del espécimen a 23 ± 2°C, se realizan en una atmósfera de 50 ± 5% de humedad relativa. Las condiciones del horno son de 70 ± 2°C y 6% humedad relativa máxima. Esta condición de humedad relativa puede lograrse colocando un horno a 70 ± 2°C en una atmósfera mantenida a 23 ± 2°C y 50 ± 5% de humedad relativa. Se mide el espesor original del espécimen de prueba. A continuación, el espécimen de prueba se coloca en el aparato y se flexiona a 50 ± 1 , 75 ± 1 , ó 90 ± 1 % de su espesor. En el transcurso de 15 minutos, el espécimen flexionado y el aparato se colocan en un horno de aire con convección mecánica durante un periodo de 22 horas. El aparato se retira a continuación inmediatamente del aparato. El espesor final se mide después de permitir que el espécimen se recupere 30 a 40 minutos a las condiciones de temperatura y humedad especificadas anteriormente. Se prueban tres especímenes por muestra. El valor de la deformación permanente por compresión media de estos especímenes se calcula y registra.

El valor de la deformación permanente por compresión puede calcularse de dos maneras. En un caso, la deformación permanente por compresión con deflexión constante se calcula y expresa como un porcentaje del espesor original, como sigue: C, = [(to - tf) / t0 ] x 100 en donde: Ct = deformación permanente por compresión expresada como un porcentaje del espesor original, t0 = espesor original del espécimen de prueba, y tf = espesor final del espécimen de prueba.

En un segundo caso, la deformación permanente por compresión con deflexión constante se calcula y expresa como un porcentaje de la deflexión original, como sigue: Cd = [(to - tf) / (to - ts)] x 00 en donde: Cd = deformación permanente por compresión expresada como un por ciento de la deflexión original, t0 = espesor original del espécimen de prueba, ts = espesor de la barra separadora utilizada, y tf = espesor final del espécimen de prueba.

La deformación permanente por compresión como Ct o Cd, y la deflexión se reportan con cualesquier periodos de recuperación o tamaños de muestra no estándar y si la muestra era hueca, no hueca, moldeada o una combinación de los mismos.

En una modalidad preferida, la composición polimérica es flexible incluso cuando se expone a bajas temperaturas. Esta propiedad es especialmente benéfica cuando se utiliza en varios sellos industriales, asi como en trajes de neopreno. De manera preferida, la composición polimérica retiene la flexibilidad, no se vuelve frágil y no muestra signos de agrietamiento cuando se somete a bajas temperaturas de acuerdo con ASTM D1056.

De acuerdo con ASTM D1056, una cámara de baja temperatura capaz de -75°C (-103°F), que puede controlarse de manera exacta para temperaturas bajas, se utiliza para probar los especímenes. Si la caja se enfría mediante hielo seco, el espécimen no debe hacer contacto directo con el CO2 gaseoso. La cámara debe ser suficientemente grande para permitir la flexión de la pieza de prueba mientras está todavía en la caja. El diámetro del mandril debe ser de aproximadamente cuatro veces el espesor de la muestra. Los especímenes de prueba deben ser de 50 ± 10 mm (2 ± 0.5 pulgadas) de ancho por 140 ± 10 mm (6 ± 0.5 pulgadas) de largo por 3 mm (0.125 pulgadas) a 12.5 mm (0.50 pulgadas) de espesor.

Tres especímenes de prueba y el mandril se colocan en la cámara de baja temperatura durante 5 ± 0.25 horas a -40°C (-40°F), -55°C (-67°F), o -75°C (-103°F), como se especifica por la letra del sufijo y el número (por ejemplo, F1 , F2 y F3, respectivamente). Al final del periodo de prueba, la caja fría se abre y el espécimen se flexiona 180° alrededor del mandril, tomando no más de dos a tres segundos para realizar el doblado. Si hay múltiples muestras, la muestra se dobla y los resultados deben registrarse tan pronto como sea posible para mantener la temperatura dentro de ± 5°C de la temperatura fija. El reporte debe indicarse la muestra mostró alguna indicación de agrietamiento o si todavía era plegable.

Las composiciones poliméricas también resisten el agrietamiento cuando se exponen a una atmósfera que contiene ozono. Los materiales elastoméricos, tras la exposición al ozono, son especialmente susceptibles al agrietamiento. El agrietamiento es un problema en varias aplicaciones industriales tales como líneas de combustible, sellos, juntas herméticas y anillos. En una modalidad preferida, las presentes composiciones poliméricas resisten el agrietamiento cuando se exponen al ozono bajo las condiciones expuestas en ASTM D1149.

Para realizar la ASTM D1 149, varios especímenes estándar son apropiados, incluyendo: Espécimen A - una tira rectangular, de 25 por 150 mm (1 pulgada x 6 pulgadas), que tiene un espesor entre 1 .9 y 2.5 mm (0.075 pulgadas y 0.10 pulgadas). Este espécimen se prueba a un alargamiento del 20% a menos que se especifique de otra manera.

Espécimen B - una tira rectangular, de 25 por 95 mm (1 por 3.75 pulgadas), que tiene un espesor entre 1 .9 y 2.5 mm (0.075 y 0.10 pulgadas), y se prueba en la forma de un rizo doblado.

Espécimen C - una tira ahusada, mostrada en la Figura 2, que tiene un espesor entre 1.9 y 2.5 mm (0.075 y 0.10 pulgadas), y probado en extensión a 10, 15 ó 20% de alargamiento como se especifica; el alargamiento real se incrementa del extremo ancho al estrecho del espécimen.

Otros tipos de espécimen pueden probarse, pero los resultados pueden no estar de acuerdo con las pruebas hechas con los especímenes estándar. A menos que se especifique de otra manera, el espécimen se prepara con el grano en la dirección de la longitud y se prueba en especímenes por duplicado.

La cámara de ozono se ajusta primero a las condiciones para la exposición. Las presiones de ozono estándar son de 25 mPa, 50 mPa, 100 mPa y 200 mPa con ± 10% de tolerancia en cada presión. La presión parcial del ozono se mide una vez al día para el trabajo de rutina y con más frecuencia para condiciones de prueba especiales. Tal medición se hace con la cámara de ozono cargada con el espécimen. Si los especímenes se cargan en una cámara que ha sido vaciada de ozono, la concentración de ozono debe alcanzar ± 10% de la concentración de ozono seleccionada en el transcurso de 15 minutos después del inicio de la exposición. Puesto que los especímenes nuevos tienden a absorber el ozono rápidamente, una caída en la concentración del ozono puede notarse en las cámaras que no se vacian cuando se cargan primero. La generación y control del ozono a la cámara también debe recuperarse a ± 10% de la presión parcial seleccionada en el transcurso de 15 minutos. Esos criterios pueden limitar el número de nuevas muestras cargadas de una vez para una cámara de prueba dada.

La temperatura de prueba estándar es 40°C (104°F). En el presente caso, se utilizó una temperatura de 38°C. Cualquier otra temperatura puede elegirse para la prueba y el acondicionamiento asociado. Todas las hojas de caucho para la prueba del ozono se vulcanizan entre una lámina delgada de aluminio de 0.05 mm (0.002 pulgadas) de espesor o una película de poliéster de espesor similar. Estas películas se adhieren levemente a la mayoría de los cauchos comerciales. Al momento en que los especímenes se cortan para la prueba con ozono, la lámina delgada o película puede retirarse fácilmente proporcionando una superficie fresca. Las hojas cubiertas con la lámina delgada o película deben almacenarse durante un mínimo de tres horas a la temperatura de prueba acordada.

La lámina delgada o película protectora se desprende y los especímenes A y C se extienden al alargamiento prescrito. Los especímenes son sujetos a continuación a los soportes que son inertes al ozono (por ejemplo, metal o madera lacada). El Espécimen B se dobla a continuación en la forma de un rizo y se sujeta en un soporte inerte al ozono. El acondicionamiento se inicia inmediatamente después de montar los especímenes. Para la prueba normal, los especímenes montados se acondicionan durante 24 horas en una atmósfera libre de ozono a la temperatura a la cual se van a exponer al ozono. El tiempo de exposición a las condiciones ambientales durante la transferencia a la cámara de prueba con ozono debe reducirse al mínimo, que se debe haber preajustado a la temperatura de prueba acordada.

Finalmente, se hacen observaciones para detectar la aparición de agrietamiento con suficiente frecuencia para ser capaces de detectar la primera aparición del agrietamiento por ozono. La frecuencia dependerá de la resistencia al ataque con ozono del caucho que se está probando. El agrietamiento se observa bajo una amplificación de 7x. Cuando se están haciendo las comparaciones con un material de referencia estándar, las exposiciones pueden hacerse durante un tiempo fijo. El grado de agrietamiento puede evaluarse utilizando una escala acordada.

La información reportada puede incluir: identificación del material probado; presión parcial o concentración del ozono, en mPa, tanto nominal como aquélla medida realmente en una base diaria; temperatura de la prueba; periodo de acondicionamiento y temperatura, en particular, si se utilizaron 24 horas o una hora; tipo de espécimen utilizado y alargamiento o montaje durante una prueba; y tiempo para el primer agrietamiento observado, o una descripción del carácter de las grietas por ozono a varios periodos de exposición.

En una modalidad, el índice de agrietamiento se calcula para un espécimen como sigue: ; .. . [Tiempo de prueba (por ejemplo, 24 horas) - tiempo hasta que aparece la primera grieta] Indice de agrietamiento = - — - — - 13 2 1 Tiempo de prueba En una modalidad, la composición polimérica tiene un índice de agrietamiento de menos de 1. En otra modalidad, la composición polimérica tiene un índice de agrietamiento de menos de 0.5. En aún otra modalidad, la composición polimérica tiene un índice de agrietamiento de 0.1.

La elasticidad de un material puede determinarse vía ASTM D2632, que expone una determinación de la elasticidad al impacto del caucho sólido, basándose en el rebote vertical de una masa que se deja caer. La elasticidad se determina como la relación de la altura del rebote a la altura de la caída de un pistón de metal de una masa informe prescrita, que se deja caer en el espécimen de caucho. El aparato de prueba incluye medios para suspender un pistón a una altura dada por encima del espécimen. El pistón puede tener las dimensiones expuestas en la Figura 1 de ASTM 2632 con una masa de 28 ± 0.5 g. La altura del punto de caída y de la escala de elasticidad por encima de la base del instrumento es ajustable, de manera que la altura de la caída es siempre de 400 ± 1 mm (16 ± 0.04 pulgadas) por encima de la superficie del espécimen. La escala de la elasticidad se marca en 100 divisiones separadas igualmente. La parte superior del pistón está en línea con el 100 en la escala cuando el pistón se asegura en la posición elevada. El descenso del pistón y su descenso siguiente (rebote), es guiado por una varilla vertical (guía del pistón). Con el fin de reducir al mínimo la fricción entre el pistón y la varilla vertical, se proporciona un medio para nivelar la base del instrumento y ajustar la perpendicularidad de la varilla vertical a la base del instrumento. El fondo de la varilla vertical debe tener un punto afilado de diámetro de 4 mm formado por un ángulo de 60°, para asegurar la ubicación del extremo más al fondo de la varilla vertical. Este punto indenta el espécimen de prueba, proporcionando una ubicación segura para el extremo libre de la varilla de guía. El pistón se deja descansar en el punto más bajo del desplazamiento y actúa como una guía para la posición de la varilla en el centro del estabilizador, como es visualmente práctico bajo la amplificáción 10X, conforme se hace descender hacia el espécimen de prueba. Una protección opaca puede montarse entre el operador y la escala del pistón para utilizarse para las determinaciones de paso-falla de la prueba. En uso, la protección se ajusta de manera que su borde superior (o graduación más central dentro de un intervalo), está a nivel con la determinación de la prueba deseada. Si la parte superior del pistón que rebota es visible sobre la protección (o dentro de las graduaciones que demarcan un intervalo predeterminado de aceptabilidad), el espécimen pasa.

El espécimen de prueba estándar tiene un espesor de 12.5 ± 0.5 mm (0.50 ± 0.02 pulgadas). El espécimen se corta de un trozo o se moldea de manera específica, de manera que el punto de impacto del pistón está a una distancia mínima de 14 mm (0.55 pulgadas) del borde del espécimen. Pueden prepararse especímenes alternos plegando muestras cortadas de un trozo de prueba estándar. Estas muestras se pliegan sin cementación, al espesor requerido. Tales pliegues son lisos, planos y de espesor uniforme. Los resultados obtenidos con estos especímenes no serán necesariamente idénticos a aquéllos obtenidos utilizando un espécimen sólido del mismo material y estado de curado. Un espécimen delgado alcanza un estado mayor de curado a un tiempo y temperatura de curado dados, que un espécimen más grueso. Por lo tanto, si se utilizan especímenes plegados, su tiempo de curado es apropiadamente menor que aquél de los especímenes no plegados utilizados para comparación.

Para probar un espécimen, el instrumento es nivelado y el pistón se eleva a la parte superior de su varilla de guía. La escala de elasticidad se coloca de manera que su masa completa descansa en el espécimen y a continuación se asegura en esta posición. El pistón se libera a continuación, asegurando que se desliza libremente en la varilla vertical. Se prueban tres especímenes de la misma muestra, haciendo seis determinaciones de la prueba en cada espécimen. El espécimen no se vuelve a colocar una vez que se ha hecho la determinación de prueba inicial. Las primeras tres determinaciones de prueba no se registran, puesto estas acondicionan y estabilizan el espécimen. En su lugar, se registran las últimas tres determinaciones de prueba.

La escala del instrumento se divide en 100 partes iguales, por lo tanto, una determinación de prueba es igual al valor de la elasticidad en por ciento. La 4a, 5a y 6a determinaciones de prueba se promedian de un espécimen para calcular el resultado de prueba del espécimen. El promedio, o de manera alterna la mediana, se determina de los tres especímenes al número entero más cercano. Este número entero es el valor de la elasticidad de la muestra.

La presente invención también proporciona un proceso para preparar la composición polimérica. El proceso tiene la ventaja de no requerir el uso de maquinaria de fabricación cara (y peligrosa), tales como equipo banbury, molinos de rodillos y extrusores. En una modalidad, el proceso comprende el paso de combinar los componentes, incluyendo un poliisocianato con un poliéster, un poliol de poliéter, o ambos de un poliéster y un poliol de poliéter.

Varios poliisocianatos pueden combinarse. En una modalidad, el poliisocianato es al menos in diisocianato. En una modalidad, los diisocianatos adecuados incluyen, de manera no exclusiva, mezclas sustituidas e isoméricas incluyendo diisocianato de 2,2'- 2,4'- y 4,4'-difenilmetano (MDI) y diisocianato de tolueno (TDI). En una modalidad, los isocianatos saturados incluyen derivados alifáticos, cicloalifático, aralifáticos de los mismos, y combinaciones de estos compuestos que tienen dos o más grupos isocianato (NCO) por molécula. Los isocianatos pueden ser orgánicos, orgánicos modificados, prepolimeros terminados con poliisocianato orgánico y mezclas de los mismos. El componente que reacciona que contiene isocianato también puede incluir cualquier monómero, dimero, trímero o aducto multímérico funcional de isocianato del mismo, prepolímero, cuasiprepolímero o mezclas de los mismos. Los compuestos funcionales de isocianato pueden incluir monoisocianatos o poliisocianatos que incluyen cualquier funcionalidad de isocianato de dos o más.

En una modalidad, el poliisocianato es al menos un diisocianato que tiene la estructura genérica: 0=C=N-R-N=C=0, en donde R es de manera preferida una porción de hidrocarburo cíclico o lineal o ramificada que contiene de aproximadamente 1 a 20 átomos de carbono. El diisocianato también puede contener uno o más grupos cíclicos. Cuando están presentes grupos cíclicos, los hidrocarburos lineales o ramificados o una combinación de los mismos que contienen de aproximadamente 1 a 10 átomos de carbono, pueden estar presentes como separadores entre los grupos cíclicos. En algunos casos, los grupos cíclicos pueden sustituirse en la posición 2, 3 ó 4, respectivamente, así como combinaciones de los mismos. Los grupos sustituidos pueden incluir, de manera no exclusiva, halógenos, grupos hidrocarburo primarios, secundarios o terciarios o una mezcla de los mismos.

En una modalidad, el poliisocianato es al menos un diisocianato saturado. Los ejemplos adecuados de diisocianatos saturados incluyen, de manera no exclusiva, diisocianato de etileno; propilen-1 ,2-diisocianato; diisocianato de tetrametileno; tetrametilen-1 ,4-diisocianato; 1 ,6-hexametilen-diisocianato (HDI); diisocianato de octametileno; diisocianato de decametileno; diisocianato de 2,2,4-trimetilhexametileno; diisocianato de 2,4,4-trimetilhexametileno; dodecano-1 ,12-diisocianato; ciclobutan-1 ,3-diisocianato; ciclohexan- ,2-diisocianato; ciclohexan-1 ,3-diisocianato; ciclohexan-1 ,4-diisoc¡anato; diisocianato de metil-ciclohexileno (HTDI); diisocianato de 2,4-metilciclohexano; diisocianato 2,6-metilciclohexano; diisocianato de 4,4'-diciclohexilo; diisocianato 2,4'-diciclohexilo¡ triisocianato de 1 ,3,5-ciclohexano; isocianato de isocianatometilcoclohexano; 1-isocianato-3,3,5-trimetil-5-isocianatometilciclohexano; isocianato de isocianatoetilciclohexano; diisocianato de bis(isocianatometil)-ciclohexano; 4,4'-bis(isocianatometil)diciclohexano; 2,4'-bis(isocianatometil)diciclohexano; isoforondiisocianato (IPDI); triisocianato de HDI; diisocianato del triisocianato de 2,2,4-trimetil-1 ,6-hexano (TMDI); diisocianato de 4,4'-dociclohexilmetano (H12MDI); diisocianato de 2,4-hexahidrotolueno; diisocianato de 2,6-hexahidrotolueno; isocianato alifático aromático, tal como diisocianato de 1 ,2-, 1 ,3- y 1 ,4-xileno; diisocianato de meta-tetrametilxileno (m-TMXDI); diisocianato de para-tetrametilxileno (p-TMXDI); isocianurato trimerizado de cualquier poliisocianato, tales como isocianurato de diisocianato de tolueno, trímero de diisocianato de difenilmetano, trímero de diisocianato de tetrametilxileno, isocianurato de diisocianato de hexametileno, isocianurato de diisocianato de isoforona y mezclas de los mismos; urediona dimerizada de cualquier poliisocianato, tal como uretdiona de diisocianato de tolueno, uretdiona de diisocianato de hexametileno y mezclas de los mismos, poliisocianato modificado derivado de los isocianatos y poliisocianatos anteriores; y mezclas de los mismos. En una modalidad, los diisocianatos saturados incluyen isoforondiisocianato (IPDI), diisocianato de 4,4'-diciclohexilmetano (H-|2MDI), diisocianato de 1 ,6-hexametileno (HDI), o una combinación de los mismos.

El número de grupos NCO sin reaccionar en el prepolímero de poliuretano puede variarse para controlar factores tales como la velocidad de la reacción y la dureza resultante de la composición. En una modalidad, el número de grupos NCO sin reaccionar en el prepolimero de poliuretano del isocianato y el poliol, puede ser menor que aproximadamente 14%. En una modalidad, el prepolímero de poliuretano tiene de aproximadamente 5% a aproximadamente 1 1 % grupos NCO sin reaccionar. En otra modalidad, el prepolímero de poliuretano tiene de aproximadamente 6% a aproximadamente 9.5% grupos NCO sin reaccionar. En aún otra modalidad, el porcentaje de grupos NCO sin reaccionar es de aproximadamente 3% a aproximadamente 9%. En otra modalidad, el porcentaje de grupos NCO sin reaccionar en el polímero de poliuretano puede ser de aproximadamente 7.5% o menos, y de manera más preferida, de aproximadamente 7% o menos. En aún otra modalidad, el contenido de NCO sin reaccionar es de aproximadamente 2.5% a aproximadamente 7.5%, y de manera más preferida de aproximadamente 4% a aproximadamente 6.5%.

En una modalidad, el poliisocianato es al menos un diisocianato no saturado, es decir, un compuesto aromático. En una modalidad preferida, los compuestos de diisocianato no saturados se acoplan de manera preferida con al menos un estabilizador de la luz o un pigmento o una combinación de los mismos. Los ejemplos adecuados de diisocianatos no saturados incluyen, de manera no exclusiva, mezclas sustituidas e isoméricas incluyendo diisocianato de 2,2'-, 2,4'- y 4,4'-difenilmetano (MDI), diisocianato de 3,3'-dimetil-4,4'-bifen¡lo (TODI), diisocianato de tolueno (TDI), MDI polimérico, diisocianato de 4,4'-difenilmetano líquido modificado con carbodiimida, diisocianato de para-fenileno (PPDI), diisocianato de meta-fenileno (MPDI), trifenilmetan-4,4'-, y trifenilmetan-4,4"-triisocianato, naftilen-1 ,5-düsocianato, diisocianato de 2,4'-, 4,4'- y 2,2-bifenilo, poliisocianato de polifenil polimetileno (P DI), y mezclas de los mismos.

En una modalidad, el poliisocianato está presente a una concentración de entre aproximadamente 20 phr y aproximadamente 80 phr. Como se refiere en la presente, la unidad "phr" se refiere a las partes, en peso, por cien partes de base de polímero. En otra modalidad, el poliisocianato está presente a una concentración de entre aproximadamente 30 phr y aproximadamente 70 phr. En otra modalidad, el poliisocianato está presente a una concentración de entre aproximadamente 40 phr y aproximadamente 60 phr.

En una modalidad, cualquier poliol saturado disponible para alguien con experiencia ordinaria en la técnica, que sea capaz de combinarse con un poliisocianato y al menos un catalizador de amina o al menos un agente de soplado químico o una combinación de los mismos, puede utilizarse. En una modalidad, los polioles adecuados incluyen, de manera no exclusiva, polioles de poliéter, polioles de policaprolactona, polioles de poliéster, polioles de policarbonato, polioles de hidrocarburo y mezclas de los mismos. Los polioles de poliéster tienden a proporcionar a la espuma polimérica con una resistencia a la tracción, desgarre y alargamiento mayores, resistencia a los aceites, solventes y oxidación mejorada. Los polioles de poliéter tienen a proporcionar a la espuma polimérica con un bajo costo, resistencia mejorada a los ácidos, bases y a la hidrólisis.

Los polioles de poliéter saturados adecuados para utilizarse en la presente invención incluyen, de manera no exclusiva, politetrametilen éter glicol (PTMEG), copolimero de politetrametilen éter glicol y 2-metil-1 ,4-butan diol (PTG-L); poli(oxietilen)glicol; poli(oxipropilen)glicol; poli(óxido de etileno coronado con oxipropilen)glicol y mezclas de los mismos.

En una modalidad, los polioles de policaprolactona saturados pueden combinarse. Los polioles de policaprolactona saturados adecuados incluyen, de manera no exclusiva, policaprolactona iniciada con dietilenglicol; policaprolactona iniciada con propilenglicol; policaprolactona iniciada con 1 ,4-butandiol; policaprolactona iniciada con trimetilol propano; policaprolactona iniciada con neopentilglicol; policaprolactona iniciada con 1 ,6-hexandiol; policaprolactona iniciada con politetrametilen éter glicol (PTMEG); policaprolactona iniciada con etilenglicol; policaprolactona iniciada con dipropilenglicol y mezclas de los mismos.

En una modalidad, los polioles de poliéster saturados pueden combinarse. Los polioles de poliéster saturados adecuados incluyen, de manera no exclusiva, polietilen adipato glicol; polietilen propilen adipato glicol; polibutilen adipato glicol; polietilen butilen adipato glicol; polihexametilen adipato glicol; polihexametilen butilen adipato glicol; y mezclas de los mismos. En una modalidad, el poliol de policarbonato puede ser poli(carbonato de hexametilen)glicol.

En una modalidad, los polioles de hidrocarburo pueden combinarse. Los polioles de hidrocarburo adecuados incluyen, de manera no exclusiva, caucho de isopreno líquido terminado en hidroxi (LIR), poliol de polibutadieno terminado en hidroxi, polioles de hidrocarburo terminados en hidroxi saturaos, y mezclas de los mismos. Otros polioles alifáticos que pueden utilizarse incluyen, de manera no exclusiva, gliceroles; aceite de ricino y sus derivados; polioles de Kraton; polioles acrílicos; polioles funcionalizados con ácido basados en un grupo ácido carboxílico, sulfónico o fosfórico; alcoholes diméricos convertidos del ácido graso dimerizado saturado; y mezclas de los mismos.

Los componentes combinados pueden contener de aproximadamente 10% a aproximadamente 20% en peso de monómero de isocianato libre. Así, en una modalidad, los componentes combinados pueden separarse del monómero de isocianato libre. En una modalidad, los componentes combinados pueden contener aproximadamente 1% o menos del monómero de isocianato libre después de la separación. En otra modalidad, los componentes combinados contienen aproximadamente 0.5% en peso o menos del monómero de isocianato libre.

En una modalidad, el poliol de poliéster o poliéter o una combinación de los mismos, está presente a una concentración de aproximadamente 50 phr a aproximadamente 150 phr. En otra modalidad, el poliol de poliéster o poliéter o una combinación de los mismos, está presente a una concentración de aproximadamente 75 phr a aproximadamente 125 phr. En otra modalidad, el poliol de poliéster o poliéter o una combinación de los mismos, está presente a una concentración de aproximadamente 95 phr a aproximadamente 105 phr.

En una modalidad, un catalizador se combina con un poliisocianato y un poliol de poliéter o un poliéster o una combinación de los mismos. En una modalidad, el catalizador es una amina. En otra modalidad, el catalizador es un catalizador de hidroxilo. En otra modalidad, el catalizador es un catalizador de tiol. En otra modalidad, el catalizador está presente a una concentración de aproximadamente 0.01 a aproximadamente 0.28 phr. En una modalidad, el catalizador está presente a una concentración de entre aproximadamente 0.05 a aproximadamente 0.20 phr. En aún otra modalidad, el catalizador está presente a una concentración de aproximadamente 0.8 a aproximadamente 0.12 phr.

En una modalidad, un agente de soplado químico se combina con un poliisocianato y un poliol de poliéter o un poliéster o una combinación de los mismos y, opcionalmente, un catalizador de amina. En una modalidad, puede utilizarse una variedad de agentes de soplado. En una modalidad, los agentes de soplado adecuados útiles incluyen, de manera no exclusiva, agentes de soplado orgánicos, tales como azobisformamida; azobisisobutironitrilo; diazoaminobenceno; N,N-dimetil-N,N-dinitroso tereftalamida; ?,?-dinitrosopentametilen-tetramina; bencensulfonil-hidrazida; bencen-1 ,3-disulfonil hidrazida; difenilsulfon-3-3, disulfonil hidrazida, 4,4'-oxibis bencen sulfonil hidrazida; p-toluen sulfonil semicarbizida; azodicarboxilato de bario; nitrilo de butilamina; nitroureas; trihidrazino triazina; fenil-metil-urantano; p-sulfonhidrazida; peróxidos; y agentes de soplado inorgánicos, tales como bicarbonato de amonio y bicarbonato de sodio.

En una modalidad, el agente de soplado puede impulsarse o inyectarse en la mezcla polimérica durante el paso de combinación de los componentes. En otra modalidad, el agente de soplado se impulsa o inyecta en la composición polimérica en el proceso de curado posterior. Un gas, tal como aire, nitrógeno, dióxido de carbono, etc., también puede impulsarse o inyectarse en la composición durante el mezclado o el proceso de curado.

En una modalidad, el agente de soplado está presente a una concentración de entre aproximadamente 1 y aproximadamente 20 phr. En otra modalidad, el agente de soplado está presente a una concentración de entre aproximadamente 3 y aproximadamente 15 phr. En aún otra modalidad, el agente de soplado está presente a una concentración de entre aproximadamente 6 y aproximadamente 9 phr.

En una modalidad, el proceso incluye el paso de combinar microesferas huecas o expandibles con la composición, ya sea durante o antes del proceso de moldeado. Las microesferas poliméricas, de cerámica, metal y vidrio son útiles en la invención, y pueden ser sólidas o huecas y estar llenas o no llenas. En particular, las microesferas de hasta aproximadamente 1000 micrómetros de diámetro son útiles.

En una modalidad, un agente de soplado químico, tal como azodicarbonamida, activadores y dispersantes, y una resina de poliéster se combinan. En una modalidad, la mezcla polimérica se combinada o mezcla además, por ejemplo, en un mezclador mecánico con alto esfuerzo cortante, con un diol o poliol, tal como butandiol, un catalizador de amina y MDI.

En una modalidad, al menos un compuesto activador se mezcla con el agente de soplado. En una modalidad, un activador se utiliza para extender el intervalo de temperaturas dentro de las cuales el agente de soplado puede utilizarse de manera efectiva para la expansión de la mezcla polimérica. El activador cataliza la descomposición del agente de soplado, causando que se descomponga, y por lo tanto desprende gases a temperaturas por debajo de su temperatura de descomposición normal. En una modalidad, el activador está presente a una concentración de entre aproximadamente 0.1 phr y aproximadamente 1.5 phr. En otra modalidad, el activador está presente a una concentración de entre aproximadamente 0.2 phr y aproximadamente 1 .0 phr. En aún otra modalidad, el activador está presente a una concentración de entre aproximadamente 0.3 phr y aproximadamente 0.45 phr.

En una modalidad preferida, la mezcla polimérica se distribuye de manera continua a un transportador en movimiento. La velocidad del transportador y la velocidad a la cual se distribuyen los materiales, pueden controlarse de manera cuidadosa y verificarse a través del proceso para proporcionar resultados óptimos. Esto es, la velocidad del transportador y la velocidad a la cual se distribuye el material, determina el espesor del elastómero. Los materiales más delgados requieren menos calor, tiempo de residencia o calor y tiempo de residencia para el precalentamiento y la activación del agente de soplado. Los materiales más gruesos requieren más calor, tiempo de residencia o calor y tiempo de residencia. La variación del espesor, por ejemplo, de más de aproximadamente 25%, dentro de un área dada, puede causar una variación significativa en las propiedades físicas finales.

El proceso para preparar la composición polimérica comprende además, el paso de curar los componentes combinados para formar una mezcla polimérica. En una modalidad, el paso de curar I os componentes para formar una mezcla polimérica, se logra en la presencia de al menos un agente de curado. En una modalidad, los agentes de curado adecuados incluyen, de manera no exclusiva, agentes de curado terminados con hidroxi, agentes de curado terminados en amina y mezclas de los mismos. Dependiendo del tipo de agente de curado utilizado, la composición de poliuretano puede ser de naturaleza termoplástica o termoendurecible. En una modalidad, la composición de poliuretano se cura con un diol o con una diamina secundaria con una estequiometria 1 : 1 que resulta en propiedades termoplásticas. Los poliuretanos termoendurecidos, por otra parte, se producen generalmente de un prepolímero curado con una diamina primaria o un glicol polifuncional.

El tipo de agente de curado utilizado, determina si la composición de poliuretano es de poliuretano-uretano o poliuretano-urea. En una modalidad, un prepolimero de poliuretano curado con un agente de curado terminado en hidroxi es de poliuretano-uretano debido a que cualquier exceso de grupos isocianato reaccionará con los grupos hidroxilo del agente de curado para crear más enlaces uretano. En otra modalidad, en donde el agente de curado terminado con amina se utiliza con un prepolímero de poliuretano, el exceso de grupos isocianato reaccionará con los grupos amina del agente de curado terminado con amina para crear enlaces urea.

En una modalidad, la mezcla polimérica forma un elastómero relativamente suave. En una modalidad preferida, el elastómero es un poliuretano aromático o alifático saturado. En una modalidad, el poliuretano aromático o alifático saturado es el producto de una reacción entre al menos un diisocianato saturado, al menos un poliol saturado, y al menos un agente de curado saturado.

En una modalidad, los agentes de curado terminados con hidroxi saturados adecuados incluyen, de manera no exclusiva, etilenglicol; dietilenglicol; polietilenglicol; propilenglicol; 2-metil-1 ,3-propandiol, 2-metil-1 ,4-butandiol; dipropilenglicol; polipropilenglicol; 1 ,2-butandiol; 1 ,3-butandiol; ,4-butandiol; 2,3-butandiol; 2,3-dimetil-2,3-butandiol; trimetilolpropano; triisopropanolamina; dietilenglicol di-(aminopropil)éter; 1 ,5-pentandiol; 1 ,6-hexandiol; glicerol; 1 ,3-bis-(2-hidroxietoxi)ciclohexano; 1 ,4-ciclohexildimetilol; 1 ,3-bis-[2-(2-hidroxietoxi)etoxi]ciclohexano; 1 ,3-bis-{2-[2-(2-hidroxietoxi)etoxi]etoxi}ciclohexano; politetrametilen éter de glicol, que tienen un peso molecular que varia de aproximadamente 250 a aproximadamente 3900 y mezclas de los mismos.

En una modalidad, el agente de curado terminado en hidroxi tiene un peso molecular de al menos 50. En otra modalidad, el peso molecular del agente de curado terminado en hidroxi es de aproximadamente 2000 o menos. En aún otra modalidad, el agente de curado terminado en hidroxi tiene un peso molecular de aproximadamente 250 a aproximadamente 3900. Deberá entenderse que el peso molecular, como se utiliza en la presente, es el peso molecular promedio en peso absoluto y se entenderá como tal por alguien con experiencia ordinaria en la técnica.

Los agentes de curado terminados en amina saturados adecuados incluyen, de manera no exclusiva, etilen diamina; hexametilen diamina; 1-metil-2,6-ciclohexil diamina; tetrahidroxipropilen etilen diamina; 2,2,4- y 2,4,4-trimetil-1 ,6-hexandiamina; 4,4'-b¡s-(sec-but¡lamino)-diciclohexilmetano; 1 ,4-bis-(sec-butilamino)-ciclohexano; 1 ,2-bis-(sec-butilamino)-ciclohexano; derivados del 4,4'-bis-(sec-butilamino)-diciclohexilmetano; 4,4'-diciclohexilmetan diamina; 1 ,4-ciclohexan-bis-(metilamina); 1 ,3-ciclohexan-bis-(metilamina); dietilenglicol di-(aminopropil)éter; ?,?,?',?'-tetracis (2-hidroxipropil)-etilen diamina; 2-metilpentametilen-diamina; diaminociclohexano; dietilen triamina; trietilen tetramina; tetraetilen pentamina; propilen diamina; dipropilen triamina; 1 ,3-diaminopropano; dimetilamino propilamina; dietilamino propilamina; imido-bis-propilamina; monoetanolamina, dietanolamina; trietanolamina; monoisopropanolamina, diisopropanolamina; triisopropanolamina; isoforondiamina; y mezclas de los mismos. En una modalidad, el agente de curado de amina tiene un peso molecular de al menos 60. En otra modalidad, el peso molecular del agente de curado de amina es de al menos 1000. En aún otra modalidad, el peso molecular del agente de curado de amina es de aproximadamente 2000.

En una modalidad, el proceso para preparar la composición polimérica comprende además, el paso de calentar la mezcla polimérica para formar la composición polimérica. En una modalidad, la mezcla polimérica se calienta a una primera temperatura por encima de la temperatura de ablandamiento de la mezcla polimérica. En una modalidad, la primera temperatura se mantiene por debajo de la temperatura de activación de cualquier agente de soplado químico presente en un esfuerzo para ablandar la composición polimérica. En una modalidad, el material se calienta a continuación, por ejemplo, en un horno de expansión con transportador en múltiples zonas. En una modalidad preferida, existen varias zonas de temperatura en el horno. Los ajustes de la temperatura en las zonas iniciales se seleccionan para precalentar y ablandar el elastómero, y varían típicamente de aproximadamente 100 a aproximadamente 150°C, aunque estos intervalos pueden variar dependiendo del tipo de elastómero y del agente de soplado. En una modalidad preferida, toda la sección transversal del elastómero se calienta a una temperatura uniforme por debajo de la temperatura de degradación y activación de cualquier agente de soplado químico presente. En una modalidad preferida, el agente de soplado químico es azodicarbonamida.

El proceso para preparar la composición polimérica puede comprender además, el paso de calentar a una segunda temperatura suficiente para activar o degradar cualquier agente de soplado. En una modalidad, la temperatura en varias zonas del horno aumenta gradualmente a entre aproximadamente 160 y aproximadamente 180°C, para iniciar la activación (por ejemplo, degradación gradual) del agente de soplado, si se utiliza un agente de soplado químico. El gas se genera como resultado de la activación del agente de soplado (el nitrógeno es el gas en el caso de la azodicarbonamida). En una modalidad, el gas generado sirve como el mecanismo de expansión del elastómero de la composición polimérica a una espuma. En una modalidad, la espuma polimérica incluye células cerradas, pero tiene menos rigidez que las espumas de poliuretano de célula cerrada convencionales.

Además de los constituyentes polimerizables, varios dispersantes, tintes, pigmentos, retardantes de las llamas, antimicrobianos, estabilizantes UV y de extinción de gases, aditivos antiestática, reticuladores o una combinación de los mismos, pueden combinarse en la composición polimérica. En una modalidad, el uso de un estabilizante de la luz se prefiere, por ejemplo, para composiciones que tienen una diferencia en el amarillamiento (*Y) de aproximadamente 15 o más, pero también puede agregarse a composiciones que tienen una diferencia en el amarillamiento de aproximadamente 12 a aproximadamente 15. Como se utiliza en la presente, el estabilizante de la luz puede entenderse como que incluye estabilizantes de la luz de amina impedida, absorbentes de ultravioleta (UV) y antioxidantes.

En una modalidad, los estabilizantes de la luz adecuados incluyen, de manera no exclusiva, TINUVIN® 292, TINUVIN® 328, TINUVIN® 213, TINUVIN® 765, TINUVIN® 770 y TINUVIN® 622. Los productos TINUVIN® están disponibles de Ciba-Geigy. En una modalidad, el estabilizante de la luz es el absorbente de UV TINUVIN® 328, que es útil con compuestos aromáticos. En otra modalidad, el estabilizante de la luz de amina impedida TINUVIN® 765 se utiliza con compuestos aromáticos o alifáticos.

En una modalidad, los tintes, así como abrillantadores ópticos y pigmentos fluorescentes, también pueden incluirse en las composiciones poliméricas. En una modalidad, un tinte se combina opcionalmente, a una concentración de entre aproximadamente 0.1 phr y 3.6 phr. En otra modalidad, el tinte se combina opcionalmente, a una concentración de entre aproximadamente 0.4 phr y 2.4 phr. En aún otra modalidad, el tinte se combina opcionalmente, a una concentración de entre aproximadamente 0.8 phr y 1.2 phr. Alguien con experiencia ordinaria apreciará que puede esperarse que las cantidades reales varíen dependiendo del color deseado.

En una modalidad, la composición polimérica incluye únicamente componentes saturados debido a que los componentes no saturados se vuelven amarillos durante un periodo de tiempo. La adición de absorbentes UV y estabilizantes de la luz a cualquiera de las composiciones anteriores, puede ayudar a mantener la resistencia a la tracción, alargamiento y estabilidad del color. El uso de componentes que estabilizan la luz también puede ayudar a prevenir las fracturas en la superficie de la cubierta debidas a la fotodegradación. Así, los absorbentes de UV y los estabilizantes de la luz adecuados, como se listó anteriormente, pueden incluirse en las composiciones descritas en la presente.

En una modalidad, al menos una fragancia o componente de enmascaramiento se agrega a la composición polimérica descrita en la presente. En una modalidad, el componente de la fragancia se agrega de manera preferida en una cantidad de aproximadamente 0.001 % a aproximadamente 3.0%, basándose en el peso total de la composición. En otra modalidad, el componente de la fragancia se agrega de manera preferida en una cantidad de aproximadamente 0.005% a aproximadamente 2.0%, basándose en el peso total de la composición. En aún otra modalidad, el componente de la fragancia se agrega de manera preferida en una cantidad de aproximadamente 0.01 % a aproximadamente 1.5%, basándose en el peso total de la composición.

En una modalidad, los componentes de la fragancia adecuados incluyen, de manera no exclusiva, Long Lasting Fragance Mask #59672, Long Lasting Fragance Mask #46064, Long Lasting Fragance Mask #55248, Non-Descript Fragrance Mask #97779, Fresh and Clean Fragrance Mask #88177, y Garden Fresh Fragrance Mask #87473, todas las cuales se fabrican por Flavor and Fragrance Specialties de Mahwah, NJ. Otros ejemplos no limitantes de componentes de la fragancia que pueden agregarse a las composiciones incluyen benzaldehido, benzoato de bencilo, propionato de bencilo, salicilato de bencilo, alcohol bencílico, aldehidos cinámicos, aceites naturales y esenciales derivados de fuentes botánicas y mezclas de los mismos.

En una modalidad, estos aditivos pueden agregarse para mantener cualesquier rellenos y pigmentos humectados y bien dispersos en la formulación, así como para proporcionar otros usos funcionales tales como absorbencia del agua. Los ejemplos adecuados incluyen materiales basados en carboxilato, etoxilato y sulfonato, por ejemplo, Tamol® L, Tamol® 731A, Morcryl® (todos de Rohm and Haas). Los dispersantes representativos incluyen un ácido poliacrílico o su sal (por ejemplo, poliacrilato de sodio) o derivados, tales como PD9000, un agente tensoactivo de poliéster aniónico (ICI Americas, Inc., Wilmíngton, DE) y Solsperse® 32000 (Avecia, Inc., Wilmington, DE). En una modalidad, estos aditivos proporcionan coloración a la composición polimérica. Estos incluyen pigmentos y tintes orgánicos e inorgánicos, los ejemplos de los cuales incluyen azul de ftalocinanina, óxido de hierro, negro de humo e índigo.

En una modalidad, los materiales retardantes de la llama pueden incorporarse en la composición polimérica. En una modalidad, hay una variedad de carbonatos y óxidos inorgánicos, incluyendo carbonato de calcio, que forman dióxido de carbono o agua cuando se calientan, que actúan como retardantes de la llama. Si se desea, pueden agregarse materiales retardantes de la llama orgánicos tales como aromáticos halogenados.

En una modalidad, pueden incorporarse propiedades antimicrobianas en la composición polimérica. En una modalidad, la composición polimérica se impregna con agentes antimicrobianos, tales como antibióticos, compuestos de amonio cuaternario, iones de plata o yodo, que se liberan gradualmente en la solución circundante con el tiempo y destruyen los microorganismos (Medlin, J. (1997) Environ. Health Persp. 105, 290 292; Nohr, R. S. & Macdonald, G. J. (1994) J. Biomater. ScL, Polymer Edn. 5, 607 619 Shearer, A. E. H., et al (2000) Biotechnol. Bioeng. 67, 141 146.). Un ejemplo representativo de un agente antimicrobiano adecuado es Ultrafresh® DM-50 (Thompson Research).

En una modalidad, al menos un extensor de la cadena se agrega a la mezcla antes del curado. En una modalidad, el extensor de la cadena se agrega para formar una composición polimérica que comprende una espuma polimérica de célula cerrada. En una modalidad, los agentes que extienden la cadena incluyen cualesquier materiales que sean reactivos con un isocianato en el material de uretano primario, y que se polimerizará en un arreglo de cabeza a cola con las unidades de monómero. Cuando el grupo funcional es hidroxi, el agente de extensión de la cadena incluye, de manera no exclusiva, lactonas y ácidos hidroxi carboxílicos. Las lactonas preferidas son la epsilon-caprolactona y butil lactona. Un ácido carboxílico preferido es el ácido 12-hidroxidodecanoico. El agente de extensión también puede ser un material funcional de oxirano, tal como óxidos de alquileno. Los materiales funcionales de oxirano preferidos incluyen, de manera no exclusiva, óxido de etileno y óxido de propileno. Opcionalmente, el agente de extensión es asimétrico.

En una modalidad, un agente de extensión de la cadena que tiene reactividad difuncional con un isocianato, puede incorporarse en la composición polimérica. En tal modalidad, el agente de extensión de la cadena puede tener al menos dos grupos reactivos que reaccionan con los grupos isocianato, y que pueden reaccionar con los otros materiales de la reacción. De manera preferida, hay dos grupos reactivos por agente de extensión de la cadena. De manera preferida, los grupos reactivos son hidroxilo, amina, tiol, y combinaciones de los mismos. De manera más preferida, los grupos reactivos son hidroxilo. En una modalidad, el material puede tener una cadena de alquilo pendiente. La cadena de alquilo pendiente es la porción de la molécula que está opuesta al grupo reactivo terminal y en una ubicación más allá, en donde el grupo reactivo secundario se une a la molécula. En una modalidad, el agente de extensión de la cadena puede contener heteroátomos, tales como O, N y Si. En una modalidad, el agente de extensión de la cadena puede ser asimétrico.

Varios agentes de extensión de la cadena pueden utilizarse. En una modalidad, los ejemplos adecuados de agentes de extensión de la cadena incluyen, de manera no exclusiva, dioles de C2-10 tales como butandiol, 2-etil-1 ,3-hexandiol, 2-metil-2,4-pentandiol, 2,2,4-trimetil-1 ,3-pentandiol, 2,4-dretil-1 ,5-octandiol, 1-hidroximetil ciclohexan-4-ol, 1-amino-hexan-6-ol, 2-etil-3-N-metil-1 ,3-hexandiamina, isómeros de estos materiales y mezclas de los mismos. Los ejemplos del agente de extensión de la cadena con al menos dos grupos funcionales que tienen la misma reactividad uno con respecto al otro incluyen, de manera no exclusiva, 1 ,6-hexandiol y 1 ,10-decandiol. Los ejemplos de agentes de extensión de la cadena asimétricos incluyen 2-metil-1 ,6-hexandiol y 3-metil-1 ,10-decandiol.

En una modalidad, al menos un extensor de la cadena es un diol de C-2-10- En otra modalidad, el extensor de la cadena es un triol. En una modalidad, el extensor de la cadena está presente a una concentración de entre aproximadamente 1 y aproximadamente 23 phr. En una modalidad, el extensor de la cadena está presente a una concentración de entre aproximadamente 2.5 y aproximadamente 15 phr. En una modalidad, el extensor de la cadena está presente a una concentración de entre aproximadamente 5 y aproximadamente 7.5 phr.

En una modalidad, el diol de C2.10, tal como butan diol, se utiliza como un agente de curado cuando no está presente una resina o poliol adicional. En una modalidad, el diol de C2-10 se agrega a la resina o poliol para actuar como un extensor de la cadena. Al eliminar simplemente el extensor de la cadena, el proceso descrito en la presente puede producir espumas de célula cerrada de niveles de suavidad variable (es decir, significativamente más suaves que otras espumas de célula cerrada convencionales).

En una modalidad, la presencia de polioles (es decir, moléculas que incluyen más de dos grupos hidroxilo) o poliisocianatos (es decir, moléculas que incluyen más de dos grupos isocianato), o una combinación de los mismos, puede ayudar a reticular el material polimérico. En una modalidad, puede utilizarse glicerina como un reticulador. Otros ejemplos adecuados incluyen etilenglicol, propilenglicol o pentaeritritol o una combinación de los mismos. En una modalidad, la reticulación puede lograrse utilizando agentes químicos que producen radicales libres y utilizando monómeros multifuncionales (véase, por ejemplo, Szycher's Handbook of Polyurethanes, CRC Press, LLC, Copyright 1999).

Una modalidad de la espuma de la composición polimérica puede utilizarse en varias aplicaciones, por ejemplo, en trajes de neopreno, trajes de buzo o materiales de aparatos ortóticos. La espuma de poliuretano de célula cerrada puede cortarse en rollos delgados (típicamente de 2-3 mm de espesor) y laminarse a telas (licra, spandex, nylon y poliésteres de peso ligero, y lo similar). El laminado resultante puede cortarse, coserse y terminarse a continuación en una forma final. La elección de los reactivos o las condiciones de reacción o los reactivos y las condiciones de reacción pueden modificarse fácilmente para generar espumas de célula cerrada adecuadas para una variedad de otras aplicaciones e industrias, incluyendo aplicaciones automovilísticas, del calzado, impresión, médicas, ropa y otras aplicaciones.

En una modalidad, la composición polimérica de espuma actúa como un "resorte" para reflectores en caminos pavimentados. En esta aplicación, se prefiere una espuma más suave, con una estructura de célula relativamente mayor que para otras aplicaciones. Por ejemplo, una suavidad adecuada está en el orden de entre aproximadamente 3.5 kPa (0.5 psi) y 14 kPa (2.0 psi) de deflexión por compresión. La densidad está típicamente entre aproximadamente 96 (6) y aproximadamente 128 kg/m3 (8 libras/pie3), y la deformación permanente por compresión es menor que 25%. En otra modalidad, la deformación permanente por compresión es menor que 20%. En aún otra modalidad, la deformación permanente por compresión es de manera preferida menor que el 15%.

En una modalidad, la composición polimérica se utiliza en materiales de eyección del troquel. En esta aplicación, los materiales tienden a tener una densidad relativamente mayor y pueden utilizarse en la modalidad de espuma. En una modalidad, las espumas tienden a ser firmes, con una deflexión por compresión ("CD") de entre aproximadamente 55 kPa (8 psi) y aproximadamente 103 kPa (15 psi). También tienen una densidad relativamente alta, entre aproximadamente 160 kg/m3 (10 libras/pie3) y aproximadamente 320 kg/m3 (20 libras/pie3), y una deformación permanente por compresión relativamente baja. En una modalidad, la deformación permanente por compresión es menor que 15%. En otra modalidad, la deformación permanente por compresión es menor que 10%. En aún otra modalidad, la deformación permanente por compresión es menor que 5%.

En una modalidad, en la espuma de la composición polimérica puede utilizarse como sellos, tales como aquellos utilizados en unidades de refrigeración. En esta aplicación, los materiales tienden a tener una dureza media, típicamente en el intervalo de entre aproximadamente 34.5 kPa (5 psi) y aproximadamente 69 kPa (10 psi) CD. También tienden a tener una densidad media, entre aproximadamente 128 (8) y aproximadamente 192 kg/m3 (12 libras/pie3), y una deformación permanente por compresión relativamente baja (es decir, menos de 15%).

Las aplicaciones deseadas para la espuma dependerán, en parte, de las propiedades de la espuma misma. Utilizando los procesos descritos en la presente, uno puede producir una composición polimérica o espuma con una densidad en el intervalo de entre aproximadamente 48 kg/m3 (3 libras/pie3) y aproximadamente 480 kg/m3 (30 libras/pie3). En otra modalidad, la composición polimérica o espuma tiene una densidad en el intervalo de entre aproximadamente 96 kg/m3 (6 libras/pie3) a aproximadamente 192 kg/m3 (12 libras/pie3). En aún otra modalidad, la composición polimérica o espuma tiene una densidad en el intervalo de entre aproximadamente 128 kg/m3 (8 libras/pie3) a aproximadamente 160 kg/m3 (10 libras/pie3).

En una modalidad, la composición polimérica o espuma tiene una dureza de entre aproximadamente 3.5 kPa (0.5 psi) y aproximadamente 689 kPa (100 psi). En otra modalidad, la composición polimérica o espuma tiene una dureza de entre aproximadamente 6.9 kPa (1 psi) y aproximadamente 48 kPa (7 psi). En aún otra modalidad, la composición polimérica o espuma tiene una dureza de entre aproximadamente 21 kPa (3 psi) y aproximadamente 34.5 kPa (5 psi).

En una modalidad, el tamaño del poro de la composición polimérica o espuma resultante puede ser de al menos 10 poros por pulgada (ppi). En otra modalidad, el tamaño del poro es de al menos 50 ppi. En aún otra modalidad, el tamaño del poro es de al menos 70 ppi.

La presente invención se entenderá mejor con referencia al siguiente ejemplo no limitante.

EJEMPLOS EJEMPLO 1 Preparación de una espuma elastomérica adecuada para utilizarse para preparar trajes de neopreno y artículos ortóticos (artículos ortopédicos suaves) El propósito de este ejemplo fue preparar una espuma elastomérica con propiedades adecuadas para trajes de neopreno y artículos ortóticos. Existen varias características físicas deseadas para estos materiales. Una de las características es la suavidad (deflexión por compresión al 25%) determinada vía ASTM D1056. Los valores están generalmente en el intervalo de aproximadamente 6.9 kPa (1 psi) a aproximadamente 48 kPa (7 psi) y, de manera preferida, en el intervalo de 21 kPa (3 psi) a 34.5 kPa (5 psi).

Otra característica es la densidad baja media, que está en el intervalo de aproximadamente 96 (6) a aproximadamente 192 kg/m3 (12 libras/pie3). De manera preferida, la densidad está en el intervalo de aproximadamente 128 (8) a aproximadamente 160 kg/m3 (10 libras/pie3). Una propiedad deseada adicional incluye baja deformación permanente por compresión, que se determina de acuerdo con ASTM D1056. La deformación permanente por compresión debe ser menor de 15% para esta aplicación. De manera preferida, la deformación permanente por compresión es menor de 10%. También se prefiere un alargamiento alto, es decir, mayor que 250% (ASTM D412). De manera más preferida, el alargamiento es mayor de 350%. El material debe ser elástico, es decir, puede estirarse de manera repetida a 150% o más de la longitud inicial y regresará rápidamente y con fuerza a la longitud original aproximada, y debe tener una estructura de célula fina, es decir, mayor que 50 ppi (poros por pulgada), asi como un tamaño de poro de más de 70 ppi.

El material debe tener una absorción de agua relativamente baja, es decir, menor que 6% (ASTM D1056). De manera preferida, la absorción de agua es menor que 4%. La composición debe tener también una elasticidad alta, es decir, mayor que 35% (ASTM D2632). De manera preferida, la elasticidad es mayor que 40%.

El Cuadro 1 resume una formulación que se utilizó para preparar una espuma elastomérica.

CUADRO 1 Formulación El material se combinó y pasó a través de un horno con una serie de zonas, cada zona tiene su propia temperatura y su propia longitud. El material se pasó a través de cada zona a una velocidad predefinida, para proporcionar un tiempo de residencia predeterminado a la temperatura particular. Las zonas, temperaturas, longitud de las zonas, velocidad a la cual el material pasa a través de las zonas, y los tiempos de residencia, se proporcionan a continuación en el Cuadro 2.

CUADRO 2 Ajustes del Horno Zona Temperatura, longitud, cm Centímetros / minuto residencia, °C (°F) (pies) (Pies / minuto) minutos 1 b 154 (310) 9.14 (30) 91.44 (3.00) 10.0 2a 154 (310) 9.14 (30) 91.44 (3.00) 10.0 2b 154 (310) · 4.57 (15) 96 (3.15) 4.8 3 157 (315) 4.57 (15) 99.06 (3.25) 4.6 4 157 (315) 4.57 (15) 100.58 (3.30) 4.5 5 160 (320) 4.57 (15) 100.58 (3.30) 4.5 6 160 (320) 4.57 (15) 100.58 (3.30) 4.5 7 165 (330) 4.57 (15) 100.58 (3.30) 4.5 8 165 (330) 4.57 (15) 135.59 (4.35) 3.4 9 171 (340) 4.57 (15) 152.4 (5.00) 3.0 10 171 (340) 4.57 (15) 167.64 (5.50) 2.7 1 1 171 (340) 4.57 (15) 164.6 (5.40) 2.8 12 171 (340) 4.57 (15) 175.26 (5.75) 2.6 Un material de densidad relativamente mayor se generó corriendo la formulación anterior a velocidades del transportador mayores (es decir, con un tiempo de residencia reducido).

Para preparar un material relativamente suave, por ejemplo, con una suavidad del orden de entre aproximadamente 3.5 (0.5) y 14 kPa (2.0 psi) CD, se utilizó la formulación expuesta en el Cuadro 3.

CUADRO 3 Formulación Todas las patentes y solicitudes de patente citadas en el texto anterior se incorporan de manera expresa en la presente como referencia en su totalidad. La invención descrita y reclamada en la presente no se va a limitar en alcance por las modalidades específicas descritas en la presente, puesto que estas modalidades están pretendidas como ilustraciones de varios aspectos de la invención. Cualesquier modalidades equivalentes pretenden estar dentro del alcance de esta invención. En realidad, varias modificaciones de la invención, además de aquellas mostradas y descritas en la presente, se volverán evidentes para aquellos con experiencia en la técnica a partir de la descripción anterior. Tales modificaciones también pretenden caer dentro del alcance de las reivindicaciones anexas.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Una composición polimérica que comprenden un elastómero, la composición polimérica tiene: una absorción de agua no mayor del 15% de acuerdo con ASTM D1056; y no mayor del 0.5% en peso de cloro, basándose en el peso total de la composición polimérica.

2 - La composición polimérica de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el elastómero es un elastómero de célula cerrada.

3 - La composición polimérica de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el elastómero es una espuma.

4. - La composición polimérica de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el elastómero es un uretano.

5. - La composición polimérica de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada además porque el uretano es un poliuretano.

6. - La composición polimérica de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la composición polimérica tiene una deflexión por compresión a 25% de 6.9 kPa (1 psi) a 89.6 kPa (13 psi) de acuerdo con ASTM D1056.

7 - La composición polimérica de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la composición polimérica tienen una densidad de 48 kg/m3 (3 libras/pie3) a 480 kg/m3 (30 libras/pie3) de acuerdo con ASTM D1056.

8. - La composición polimérica de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la composición polimérica tiene una resistencia a la tracción de al menos 413.7 kPa (60 psi) de acuerdo con ASTM D412.

9. - La composición polimérica de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la composición polimérica tiene un alargamiento de más del 50% de acuerdo con ASTM D412.

10. - La composición polimérica de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la composición polimérica tiene una deformación permanente por compresión máxima y por compresión máxima a temperatura elevada de menos de 20% de acuerdo con ASTM D1056.

1 1. - La composición polimérica de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la composición polimérica tiene una resistencia al fluido de no más del 75% de acuerdo con ASTM D1056.

12. - La composición polimérica de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la composición polimérica tienen una elasticidad de más del 30%.

13 - La composición polimérica de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada además porque la composición polimérica tiene una absorción de agua de menos del 10% en peso de acuerdo con AST D1056.

14. - La composición polimérica de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada además porque la composición polimérica tiene una deflexión por compresión a 25% de 14 kPa (2 psi) a 62 kPa (9 psi) de acuerdo con ASTM D1056.

15. - La composición polimérica de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada además porque la composición polimérica tiene una densidad de 96 kg/m3 (6 libras/pie3) a 192 kg/m3 (12 libras/pie3) de acuerdo con ASTM D1056.

16 - La composición polimérica de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada además porque la composición polimérica tiene una resistencia a la tracción de al menos 689 kPa (100 psi).

17. - La composición polimérica de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada además porque la composición polimérica tiene un alargamiento de más del 50% de acuerdo con ASTM D412.

18. - La composición polimérica de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada además porque la composición polimérica tiene una deformación permanente por compresión máxima y por compresión máxima a temperatura elevada de menos del 15%, de acuerdo con ASTM D1056.

19. - La composición polimérica de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada además porque la composición polimérica tiene una resistencia al fluido de no más del 60% de acuerdo con ASTM D1056.

20. - La composición polimérica de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada además porque la composición polimérica tiene una elasticidad mayor del 35%.

21. - La composición polimérica de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada además porque la composición polimérica tiene una absorción de agua de menos del 5% en peso, de acuerdo con ASTM D1056.

22 - La composición polimérica de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada además porque la composición polimérica tiene una deflexión por compresión a 25% de 21 kPa (3 psi) a 41 kPa (6 psi) de acuerdo con ASTM D1056.

23 - La composición polimérica de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada además porque la composición polimérica tienen una densidad de 128 kg/m3 (8 libras/pie3) a 160 kg/m3 (10 libras/pie3) de acuerdo con ASTM D 056.

24.- La composición polimérica de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada además porque la composición polimérica tiene una resistencia a la tracción de al menos 2068 kPa (300 psi).

25. - La composición polimérica de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada además porque la composición polimérica tiene un alargamiento de más del 350% de acuerdo con ASTM D412.

26. - La espuma de la composición polimérica de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada además porque la composición polimérica tiene una deformación permanente por compresión máxima y por compresión máxima a temperatura elevada de menos del 10%, de acuerdo con ASTM D1056.

27. - La espuma de la composición polimérica de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada además porque la composición polimérica tiene una resistencia al fluido de no más del 50% de acuerdo con ASTM D1056.

28. - La espuma de la composición polimérica de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada además porque la composición polimérica tiene una elasticidad mayor del 40%.

29 - Un proceso para preparar una composición polimérica que comprende un elastomero, que comprende los pasos de: a) combinar los componentes incluyendo un poliisocianato con un poliéster, un poliol de poliéter, o un poliéster y un poliol de poliéter; b) curar los componentes para formar una mezcla polimérica; c) calentar la mezcla polimérica para formar una composición polimérica.

30.- El proceso de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado además porque los componentes comprenden un diol de C2-10

31. - El proceso de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado además porque el diol de C2-io es butandiol.

32. - El proceso de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado además porque el poliisocianato es MDI.

33.- El proceso de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado además porque al menos un catalizador de amina se combina antes del curado.

34. - El proceso de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado además porque al menos un agente de soplado químico se combina antes del curado.

35. - El proceso de conformidad con la reivindicación 34, caracterizada además porque el agente de soplado es azodicarbonamida.

36. - El proceso de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado además porque el paso de calentar la mezcla polimérica comprende calentar a una primera y segunda temperaturas.

37. - El proceso de conformidad con la reivindicación 36, caracterizado además porque la primera temperatura es una temperatura por debajo de la temperatura de activación para el agente de soplado químico.

38. - El proceso de conformidad con la reivindicación 36, caracterizado además porque la segunda temperatura es una temperatura suficiente para activar cualquier agente de soplado presente.

39. - El proceso de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado además porque la composición polimérica es una espuma.

40. - El proceso de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado además porque la densidad de la composición polimérica está entre 48 kg/m3 (3 libras/pie3) y 480 kg/m3 (30 libras/pie3).

41. - El proceso de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado además porque la densidad de la composición polimérica está entre 96 kg/m3 (6 libras/pie3) y 192 kg/m3 (12 libras/pie3).

42. - El proceso de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado además porque la densidad de la composición polimérica está entre 128 kg/m3 (8 libras/pie3) y 160 kg/m3 (10 libras/pie3).

43. - El proceso de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado además porque la composición polimérica tiene más de 10 ppi (poros por pulgada).

44. - El proceso de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado además porque la composición polimérica tiene más de 50 ppi (poros por pulgada).

45. - El proceso de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado además porque la composición polimérica tiene más de 70 ppi (poros por pulgada).

46. - El proceso de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado además porque el poliisocianato es MDI, TDI o una combinación de los mismos.

47.- El proceso de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado además porque el elastómero es un elastómero de célula cerrada.