BRPI0608717A2 - artigo de borracha nitrìlica tendo caracterìsticas de borracha natural - Google Patents

Abstract

ARTIGO DE BORRACHA NITRìLICA TENDO CARACTERìSTICAS DE BORRACHA NATURAL. é apresentado um processo melhorado e um material para a produção de artigos de borracha nitrilica elastomérica. Especialmente, o processo e a formulação do material podem produzir artigos com base em borracha nitrilica, que apresentam características de tração de força que são comparáveis com aquelas de artigos de látex de borracha natural, ao mesmo tempo mantendo as propriedades de resistência a tração da borracha nitrilica. O processo inclui uma composição de acelerador do estágio de cura prévia tendo um ditiocarbamato, uma tiazola, e um composto de guanidina. A invenção também inclui um produto elastomérico de borracha nitrilica feito pelo processo, tais como luvas de exame, cirúrgicas, ou de trabalho.

Description

"ARTIGO DE BORRACHA NITRÍLICA TENDO CARACTERÍSTICASDE BORRACHA NATURAL"

Esta solicitação reivindica o beneficio de prioridadeda solicitação provisória americana número 60/680.971, de-positada em 13 de maio de 2005, os teores da qual são incorporadosaqui como referência.

CAMPO DA INVENÇÃO

A invenção atual refere-se a artigos elastoméricosque são feitos de formulações de borracha nitrilica. Espe-cialmente, a invenção pertence a artigos de borracha de bu-tadieno acrilonitrila carboxilada que apresentam caracte-rísticas fisicas que são comparáveis com artigos semelhantesfeitos a partir de borracha natural de látex.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

O desenvolvimento de materiais modernos de borrachatornou possivel a fabricação de uma larga faixa de artigoselastoméricos tendo propriedades variadas de solidez e deresistência quimica. Como foram desenvolvidos os materiais delátex sintético, vários materiais elásticos poliméricos foramadaptados para uso na produção de uma variedade de artigos defabricação. Uma classe útil de compostos de material de borrachasintética, incluem a classe de borrachas nitrilicas, que élargamente utilizada para a produção de artigos, tais como luvase selos resistentes a óleo.

,Os artigos elastoméricos requerendo um alongamentomais elevado e uma maior facilidade de estiramento, tais comoluvas cirúrgicas ou de exames, balões, e camisinhas, tradi-cionalmente têm sido feitos de látex de borracha natural. Emboraos produtos de borracha nitrilica se]am tipicamente maisdifíceis de serem esticados, uma das vantagens da borrachanitrilica em relação ao substratos de látex de borracha naturalé que os produtos de borracha nitrilica não contêm proteínasnaturais de látex que podem tornar-se um problema significativode alergia para alguns usuários. Outras vantagens dos materiaisnitrilicos em relação ao látex de borracha natural incluem umaresistência quimica muito melhor, especialmente em relação asubstâncias oleosas e gordurosas, e uma melhor resistência aperfurações- Assim sendo, as luvas com base em borracha ni-trilica tornaram-se desejáveis como um substituto para osprodutos de borracha natural.

Embora hospitais, laboratórios, ou outros ambientesde trabalho que podem utilizar luvas de borracha, com fre-qüência, preferem não utilizar "artefatos de látex" para melhorprotegerem os seus funcionários, os custos normalmente maiselevados de produtos de nitrila, com freqüência, limitam a suahabilidade de fazer a troca. Outro obstáculo para fazer a trocaé que as luvas de nitrila tradicionalmente são mais rigidas, eportanto são muito menos confortáveis para uso, quando com-paradas com tipos semelhantes de luvas feitos de materiais delátex de borracha natural. Por exemplo, as luvas de exame delátex de borracha natural (NRL) tipicamente requerem uma fraçãode cerca de 2, 5 MPa (58 psi) para o estiramento até um alongamentode cerca de 300% em relação às dimensões originais. Isto, comfreqüência, é referido como módulo de 300% da luva. As luvas deexame de nitrila, por outro lado, tipicamente requerem mais deduas vezes aquela quantidade de tração («5 MPa, 116 psi) paraobterem a mesma tração a 300%. Embora o vinil possa ser outraescolha sintética, o vinil, com freqüência, ;é visto como umaescolha de desempenho inferior.

Atualmente, nenhuma luvas de exame de látex sin-tético é disponível no mercado comercial que apresente pro-priedad,es de tração de força que sejam próximas daquelas dasluvas de látex de borracha natural, não mencionando seremsemelhantes ou iguais às borrachas com base natural nestestermos. As propriedades de tração de força referem-se a umamedição indireta de como um material responde (é estirado) emresposta a uma força aplicada, independentemente da espessurado material. As propriedades de tração de força, ao contrário,medem a resposta a uma força aplicada por unidade de área de seçãoem corte do material.

A borracha nitrilica, um polimero sintético, comfreqüência utilizado na forma de emulsão (látex) para a fa-bricação de luvas médicas e industriais, é um terpolimeroaleatório de acrilonitrila, butadieno, e um ácido carboxilicocomo o ácido metacrilico. Ele pode ser reticulado através de doismecanismos separados para melhorar a sua solidez e a suaresistência quimica. 0 primeiro mecanismo de reticularão ocorreatravés da ligação iônica de grupos de ácido carboxilicojuntamente com a utilização de ions metálicos ou equivalentes.Estes ions tipicamente são fornecidos através da adição de oxidode zinco na emulsão. Normalmente, a resistência a rigidez/maciezdo polimero é muito sensível a este tipo de reticulação. Outromecanismo de reticulação é uma reticulação covalente dossegmentos de butadieno do polimero utilizando enxofre e ca-talisadores conhecidos como aceleradores de borracha. Estareticulação covalente é especialmente importante para o de-senvolvimento da resistência quimica. As luvas, com freqüência,são formadas primeiramente colocando-se uma solução coagulante,com freqüência, nitrato de cálcio, sobre moldes de luvas emcerâmica, e então mergulhando-se no látex de nitrila paraprovocar a gelatinização local da borracha nitrilica sobre asuperfície do molde.

Várias abordagens anteriores para o amaciamento deartigos de borracha nitrilica envolveram uma forte limitação ouuma exclusão completa de oxido de zinco e outros materiaiscapazes de reticularem ionicamente a borracha nitrilicacarboxilada, tais como aqueles descritos nas patentes ame-ricanas de número 6.031.042 e 6.451.893. Além disso, para nãoserem produzidas propriedades de tração de força semelhantesàquelas de produtos de borracha natural comparáveis, este métodopode resultar em um material tendo uma resistência menor, anecessidade de temperatura de cura mais elevada, a necessidadede niveis extraordinariamente elevados de outros produtosquimicos que possam provocar irritação na pele ou ele pode levara dificuldades de processamento, tais como o espessamento dolátex de nitrila antes do mergulho.

Outras abordagens para a produção de uma luva denitrila mais confortável, como aquelas descritas nas patentesamericanas de número 5.014.362 e 6.566.435, são baseadas norelaxamento da tração ao longo do tempo e requerem niveis detração aplicados constantemente para provocarem aquele re-laxamento ou amaciamento. Tais medidas de determinação sãodifíceis de serem mantidas e podem não ser realisticas na práticae uso no mundo real.

Existe uma necessidade por um artigo polimérico combase em nitrila que possa combinar com sucesso os benefícios dosmateriais de nitrila com a flexibilidade e a maciez maior dolátex de borracha natural, sem a necessidade de se aplicar ascondições requeridas para o amaciamento provocadas pelo re-laxamento da tração. Existe uma necessidade por um tipo de luvade nitrila que possa incorporar uma formulação polimérica e dimensões do produto para simular o conforto e a maciez as-sociados com os produtos de látex de borracha natural, ao mesmotempo mantendo simultaneamente as propriedades protetoras e nãoalérgicas da borracha nitrilica. A luva, quando gasta, aindapermite que o material elastomerico apresente uma tração fisica ou perfil de tração semelhante aquele da borracha natural, sema exposição aos problemas associados com a borracha natural.RESUMO DA INVENÇÃO

A invenção atual pertence a um artigo elastomerico deborracha nitrilica que apresenta as características de traçãode força de artigos de borracha de poliisopreno relacionados,ao mesmo tempo conservando a resistência a tração e as pro-priedades de proteção da borracha nitrilica convencional.Especialmente, a invenção descreve artigos elásticos rela-tivamente finos, tais como luvas, que são mais finos e mais flexíveis ou macios do que as luvas convencionais de nitrila,mas são ainda projetados para reter as propriedades protetorase manter uma resistência suficiente para o trabalho industrialou de laboratório e todos os procedimentos médicos nos quais asluvas nitrilicas normalmente São utilizadas. A luva mais fina "de nitrila macia" apresenta características de tração de força semelhantes àquelas das luvas de borracha natural (poliiso-preno).

0 módulo elástico do material de nitrila varia de cerca de 3 MPa a cerca de 6 MPa, e o material pode manter uma resistência a tração na faixa de cerca de 30 ou 32 MPa a cerca de 56 ou 58 MPa. Embora esta faixa de módulo sozinha em uma luva de espessura standard não seja suficiente para produzir uma resposta de tração de força de borracha natural, a redução da espessura do artigo, além de reduzir o seu módulo, atende o objetivo desejado. Embora as luvas convencionais de exame de nitrila tenham uma espessura de cerca de 0,14 ± 0, 02 mm, as luvas de nitrila de acordo com a invenção atual são mais finas, variando de cerca de 0,05 mm a cerca de 0,10 a 0,11 mm, medido na área da palma da mão definida pelo standard da American Society for Testing and Materials (ASTM) D-412-98a (reaprovado em 2002).

De acordo com a invenção atual,, controlando-se simultaneamente o nivel de materiais de reticulação na formulação nitrilica e a espessura apropriada do artigo no qual ambos os tipos de controles são escolhidos para maximizar a resistência do material e minimizar a força requerida para o estiramento do material, acredita-se que é possivel produzir-se um material com um comportamento de resposta de força semelhante àquele da luva de látex natural com espessura maior. A reticulação dos grupos de ácido carboxilico é controlada pela quantidade e tipos de materiais iônicos adicionados na emulsãonitrilica antes dela ser utilizada para a produção de artigos mergulhados. A espessura do artigo pode ser controlada por uma variedade de meios durante o processo de mergulho.

A abordagem atual permite que se utilize niveis mais razoáveis ou padronizados de produtos quimicos e parâmetros de processo para maximizar-se o potencial de resistência da borracha nitrilica, ao mesmo tempo produzindo ainda uma luva que é mais flexivel e mais confortável para uso do que os artigos feitos de nitrila convencional. A abordagem atual tem vantagens em relação a arte anterior. A invenção atual produz uma boa flexibilidade nos niveis gerais de agentes de reticulação e produz uma boa reticulação covalente sem a necessidade de temperaturas elevadas. Ela permite que quantidades adicionais de agentes de reticulação e de aceleradores sejam utilizados sem as complicações, que com freqüência, resultam em niveis destes produtos quimicos muito elevados ou muito baixos. 0 nivel muito baixo de oxido metálico, por exemplo, pode resultar em qualidade reduzida do processo de gelatinização, ou pode provocar o espessamento em niveis de pH elevados em torno de 8,5 e maiores.

Esta abordagem não depende da necessidade do relaxamento da tração ao longo de um periodo de tempo tão longo quanto cerca de 2 - 15 minutos, nem uma tração constante para executar o relaxamento como outras descritas em tentativas anteriores para a produção de uma luva mais confortável. A resposta vantajosa da tração de força do material atual baseado em borracha nitrilica pode ser vista imediatamente pelo usuário. 0 tipo novo de polimero de nitrila pode ser adaptado para ser mais flexivel e confortável de ser utilizado .Acredita-se que as propriedades especificas dos materiais atuais "de nitrila macia" são decorrentes, em parte, da natureza da composição da nitrila, que inclui uma mistura de cerca de 50:50 das duas composições de acrilato-nitrila. Por um lado, a primeira composição de nitrila tem um módulo mais macio, ou em outras palavras um módulo menor em relação a segunda composição nitrilica. Por outro lado, a segunda composição apresenta propriedades de formação de filme melhores do que a primeira composição. As propriedades de cada composição auxiliam a produzir a mistura combinada para um processamento de mergulho melhor, assim como um material flexivel mais macio. A mistura das duas composições em conjunto produz um efeito sinergético. Tal fenômeno é uma rara ocorrência na arte de nitrila. A orientação ou colocação de grupos de carboxila nas moléculas de polimeros de nitrila, fora ou dentro, pode afetar a reatividade dos grupos carboxila com cátions, tais como magnésio ou zinco.

A invenção atual também detalha um processo efetivo em custo ou meios para a produção de tais luvas de nitrila macias. O processo inclui o fornecimento de um molde, a aplicação de um revestimento coagulante em um molde, a cobertura de pelo menos uma porção da superfície do molde com composições de nitrila, tais como as descritas acima, a cura das composições de nitrila para formar um substrato, e a estripagem do substrato de nitrila do molde.

Outras características e vantagens da invenção atual serão reveladas na descrição detalhada seguinte. Ambos o resumo mencionado anteriormente e a descrição detalhada e exemplos quese segue são meramente representativos da invenção, e se destinam a apresentar uma visão geral para o entendimento da invenção conforme é reivindicada.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS A Figura 1 é um gráfico mostrando curvas de tensão de

tração, ilustrando a diferença na quantidade relativa da deformação por tração causada por uma larga faixa de trações aplicadas em amostras de luvas feitas de um látex de borracha natural, três formulações convencionais de nitrila e versões cloradas/não cloradas da formulação atual de nitrila da invenção •

A Figura 2 é um gráfico mostrando a relação de tração de força para as mesmas amostras.

A Figura 3 é uma ampliação do gráfico de tração de força da figura 2, mostrando a região entre zero e 400% de tração.

A Figura 4 é uma ilustração da força requerida para romper as amostras quando testadas de acordo com a ASTM-D-412-98 a. São apresentadas faixas e médias.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO A invenção atual descreve a criação de artigos

elásticos, como luvas, feitas de uma formulação de polimero de nitrila que apresenta características fisicas semelhantes àquelas de artigos de látex comparáveis de borracha natural. Um atributo desejável para os artigos elastoméricos que são usados no corpo é a maciez ou flexibilidade do material polimérico. A invenção descreve o uso de formulações de borracha baseadas em nitrila para a produção de artigos que têm uma boa resistência fisica e resistência quimica, e ao mesmo tempo também que sãomacias (isto é, tendo um módulo elástico inferior) do que várias composições anteriores de borracha nitrilica. Conforme utilizado aqui, os termos "elástico" ou "elastomérico" geralmente se referem a um material que, com a aplicação de uma força, é estirável até um comprimento prolongado inclinado. Após a liberação da força de estiramento, inclinada, o material recuperará substancialmente quase que o formato ou dimensões originais; alternativamente, pelo menos cerca de 50% das dimensões distorcidas ou estendidas. Conforme utilizado aqui, o termo "alongamento por estiramento" refere-se a quantidade ou a percentagem que um substrato elastomérico ou membrana é estirado ou expandido excedendo as suas dimensões originais. A "percentagem de deformação" ou "percentagem de alongamento" podem ser determinadas de acordo com o seguinte cálculo:

Dimensão final - dimensão inicial / dimensão inicial

x 100

Alternativamente, a quantidade de alongamento poderá ser descrita em termos de uma relação comparando o comprimento estirado ao comprimento não estirado. A quantidade de recuperação (retração após o relaxamento da força) , no entanto, é uma relação baseada na retração verso estiramento - comprimento não estirado. Esta utilização não é consistente, mas é comum.

Como ilustração, somente para fins de exemplo, um material elástico tendo um comprimento não estirado, relaxado, de 10 cm, poderá ser alongado até pelo menos cerca de 13,5 cm pela aplicação de uma força de estiramento ou de inclinação. Após a liberação da força de estiramento ou de inclinação o material elástico recuperará um comprimento não maior do que cerca de 12,cm.

Tradicionalmente, tem sido utilizadas duas formas para criar artigos elastoméricos mais flexíveis, macios. Uma forma é produzir o substrato com as paredes da membrana do artigo mais finas. A segunda forma é reduzir o módulo elástico do material elastomérico. Cada uma destas duas abordagens tem benefícios e vantagens associados. Por exemplo, em ambas as luvas e camisinhas, uma membrana mais fina do polímero tende a possibilitar o usuário a experimentar uma sensibilidade tátil maior. Com freqüência, também, quanto mais finas forem as paredes do polímero menor será a força requerida para a flexão, o estiramento, ou a deformação do artigo. No entanto, a espessura, com freqüência, pode ser associada com problemas, tais como resistência a tração fraca ou tendência a ruptura durante o uso. Um módulo de Young ou elástico menor, por outro lado, permite que se retenha um substrato relativamente mais fino e ainda fornece a facilidade da flexibilidade quando usado sobre a mão. Reduzindo-se o módulo de uma formulação de borracha através da redução do nível de reticulação no polímero, com freqüência, também resulta em uma rigidez menor ou uma resistência química menor.

0 comportamento de resposta a força das luvas ni-trílicas atuais normalmente é muito diferente daquele de luvas de borracha natural similares. Quando forças semelhantes são aplicadas a ambos os materiais, a quantidade de tensão instantânea seria muito maior para a luva de borracha natural. Embora esta diferença possa ser reduzida através de várias abordagens, tais como, mais tipicamente pela redução ou mesmoeliminação da quantidade de reticulação de oxido metálico, a redução do nivel de oxido metálico ao extremo requerido para a fechar os intervalos relativamente grandes de diferenças entre os dois tipos de polímeros, com freqüência, pode comprometer irrevogavelmente a resistência do corpo do material ou afetar adversamente o processo de fabricação/mergulho (isto é, uma gelificação mais lenta, uma reticulação covalente mais lenta, aumento de viscosidade, etc) ao mesmo tempo ainda não simulando muito proximamente o grau de resposta da força associada com a borracha natural.

Na invenção atual, a extensão ou a quantidade e os tipos de reticulação iônica podem ser controlados através do controle do conteúdo de todos os materiais iônicos durante a composição ou formulação do látex de nitrila. Ao invés de tentar ir para um nivel de controle extremo elevado ou baixo, no entanto, nós descobrimos um equilíbrio nas fórmulas que pode produzir uma resistência a tração suficientemente elevada para reduzir a espessura do artigo mergulhado, ao mesmo tempo ajustando a espessura do material de forma que ele requeira menos força para ser estirado do que o artigo sintético atual. Controlando-se simultaneamente o nivel de reticulação na fórmula de composição do material e na espessura apropriada do substrato para o artigo, de forma que ele maximize a resistência do material e minimize a quantidade de força para esticar o material, pode-se produzir um material que apresente um comportamento de resposta a força semelhante aquele de um substrato de látex de borracha natural com espessura semelhante ou maior. A reticulação dos grupos de ácido carboxilico écontrolada pela quantidade e pelo tipo de materiais iônicos adicionados na emulsao de nitrila antes dela ser utilizada para produzir artigos mergulhados. A espessura do artigo pode ser controlada por vários meios durante o processo de mergulho, tais como a manipulação da extensão do tempo que o molde forma intervalos ou é recoberto pela emulsão, a temperatura, ou a rotação mecânica ou pivotação do molde depois da retirada do banho de mergulho.

As luvas feitas utilizando-se a invenção atual são menos volumosas e mais flexíveis para uso, assim sendo, produzindo um conforto maior em comparação com as luvas convencionais de nitrila, e além disso, podem levar a economias de custo no processo de fabricação e finalmente para o consumidor. Com um material mais fino, o usuário também sente uma sensação tátil maior na mão e nas pontas dos dedos do que comparado com as luvas normais. Todas estas vantagens podem ser obtidas sem comprometimento na resistência da luva.

A maior parte das luvas de exame de borracha nitrilica que são disponíveis atualmente no mercado têm uma espessura em torno de 0,12 - 0,13 mm ou maior. De acordo com a invenção atual, nós podemos produzir luvas com um peso básico menor do que as luvas convencionais. Uma luva feita de acordo com a invenção atual tem uma espessura da palma da mão em uma faixa entre cerca de 0,05 e 0,2 mm, sem sacrificar as características de resistência associadas tipicamente com luvas mais grossas de peso básico maior. Embora as luvas de nitrila feitas de acordo com a invenção atual na média sejam 30 - 50% mais finas do que as outras luvas de exame de nitrila atualmente no mercado, as luvasda invenção são ainda projetadas para terem uma resistência suficiente para suportarem procedimentos industriais, de laboratório, ou médicos, nos quais as luvas de exame são tipicamente usadas. Uma revisão de várias luvas de exame de nitrila atualmente no mercado mostra a espessura na área da palma da mão em torno de 0,12 mm ou maior.

O ponto exato de medição é aquele definido no teste standard da American Society for Testing and Materials (ASTM) D- 412-9 a (reaprovado em 2002), o "Standard Test Methods for Vulcanized Rubber and Thermoplastic Elastomers - Tension", publicado em janeiro de 2003, o teor dos quais é incorporado aqui como referência. Estes métodos de teste cobrem procedimentos usados para a avaliação das propriedades de tração (tensão) de borrachas termo-curadas vulcanizadas e elastomeros termo-plásticos. A determinação das propriedades de tração começam com peças de teste tomadas de um material de amostra e incluem a preparação de espécimes e o teste dos espécimes. Os espécimes podem ter forma de halteres, anéis, ou peças retas de área de seção em corte uniforme. As medições de resistência a tração resistência a tração em um determinado alongamento, resistência a tensão, ponto de escoamento, e alongamento final são feitos em espécimes que não foram previamente tracionados. A tensão de tração, resistência a tração, e o ponto de escoamento são baseados na área de seção em corte original de uma seção em corte uniforme do espécime. As medições de tração são feitas após um espécime anteriormente não submetido a tração ser estirado e retraido através de um procedimento previamente estipulado.

Seção 1 - ComposiçãoNitrila carboxilada, que é um terpolimero de butadieno, acrilonitrila, e monomeros de um ácido orgânico, têm pelo menos duas propriedades que fazem com que ela seja útil para a produção de artigos elastoméricos. Estas duas características são resistência elevada e impermeabilidade a certos solventes e óleos de hidrocarbonetos. A composição e a cura da borracha (que é usada na forma de um látex, por exemplo, mergulhando para produzir artigos de fabricação, tais como luvas ou camisinhas) com outros ingredientes, tais como agente de cura, aceleradores, ativadores, geralmente é executada para otimizar estas propriedades. 0 nivel de cada monômero do polímero e o nivel de cura afeta os niveis de solidez e de resistência quimica do artigo acabado. Polímeros com niveis mais elevados de acrilonitrila tendem a ter uma resistência melhor a óleos alifáticos e solventes, mas também são mais rígidos do que os polímeros que têm niveis menores de acrilonitrila. Embora a natureza quimica dos monomeros dos quais o copolimero é feito ofereça algum grau de resistência quimica, quando as moléculas do polímero são reticuladas quimicamente, a resistência a dilatação quimica, permeação, e dissolução, aumenta grandemente.

A reticulação também aumenta a resistência e a elasticidade da borracha. Látexes de nitrila carboxilada podem ser reticulados quimicamente pelo menos de duas formas: as sub-unidades de butadieno podem ser reticulada covalentemente com sistemas de enxofre/acelerador; e os sitios (ácidos orgânicos) carboxilados podem ser reticulados ionicamente com óxidos ou sais metálicos. Os reticuladores de enxofre, com freqüência, resultam em grandes melhorias na resistência a óleo e químicos.Os reticuladores iônicos resultantes, por exemplo, da adição de oxido de zinco no látex, resultam em uma borracha tendo uma resistência a tração maior, uma resistência a perfurações, e uma resistência a abrasão, assim como um módulo elástico elevado (uma medida da força requerida para estirar um filme da borracha), mas uma resistência pobre a quimicos e óleos. Várias formulações de borracha disponíveis atualmente geralmente utilizam uma combinação de dois mecanismos de cura. Por exemplo, em combinação com o enxofre e aceleradores, os fabricantes de látex de nitrila carboxilada, com freqüência, recomendam a adição de 1 - 10 partes de oxido de zinco por 100 partes de borracha.

Embora alguns tenham descrito formas de se produzir luvas de nitrila mais macias, tais como detalhado nas patentes americanas de número 6.031.042 ou 6.451.893, ambas as quais envolvem formulações que não contêm oxido de zinco, a invenção atual apresenta uma formulação com oxido de zinco, que melhora as qualidades de mergulho e as quantidades curadas. Quando não é utilizado oxido de zinco, o tempo de cura requerido para se alcançar um estado ótimo de cura pode ser muito mais longo e a cura pode ser menos eficiente. Isto significa que os reticuladores são maiores (mais átomos de enxofre por reticulador) e poderá haver uma quantidade maior de enxofre que não reticula as cadeias do polimero. O resultado pode ser uma borracha curada de forma menos efetiva que tem uma resistência térmica reduzida e uma resistência quimica menor. A reticulação iônica, no entanto, com freqüência, aumenta a rigidez de um artigo feito da borracha. Isto é uma desvantagem para aplicações nas quaisé requerida uma borracha mais macia. Por exemplo, as luvas cirúrgicas feitas com borrachas macias podem produzir uma sensibilidade tátil maior para o usuário, o que é desejado para melhorar a "sensação" do cirurgião durante as operações e para evitar fadiga nas mãos.

Uma luva de nitrila mais confortável que é fácil de ser estirada, isto é que tem um módulo de Young elástico menor, pode ser feita utilizando-se um polímero que contém menos acrilonitrila ou através da reticulação do polimero até um grau menor. Estas alterações, no entanto, com freqüência, comprometem a rigidez, a resistência química, ou ambos, resultando em artigos que não são adequados para muitas aplicações. Assim sendo, é altamente desejado um artigo de borracha macio, tendo solidez e resistência quimica semelhantes às borrachas mais rígidas.

A membrana de borracha da invenção atual é mais elástica; assim sendo, descobriu-se que as pessoas que normalmente necessitam utilizar uma luva de tamanho grande podem utilizar uma versão de tamanho médio de uma luva feita da composição atual com base em nitrila, sem ligação com a perda do conforto flexível. Além disso, uma membrana mais fina de borracha aumenta a sensibilidade tátil a temperaturas e texturas da superfície.

Embora não pretendamos ser limitados pela teoria, acredita-se que a estrutura e a resistência da matriz dos artigos da invenção atual poderão resultar da interação de todos os ions presentes no sistema, especialmente, os cátions divalentes ou de valência maior, com os componentes de ácido carboxilico damatriz polimérica. Cátions divalentes ou multivalentes, tais como Mg, Ca, Zn, Cu, Ti, Cd, Al, Fe, Co, Cr, Mn, e Pb, podem ser reticulados com os grupos carboxila dos ácidos carboxilicos ionizados, formando ligações relativamente estáveis. Dentre estas espécies de cátions, Mg, Ca, Zn, Cu, ou Cd são os mais desejáveis. De preferência, os monômeros do ácido metilacrilico são localizados relativamente próximos uns dos outros na estrutura da matriz polimérica; de tal modo, que um cátion divalente ou multivalente pode ser reticulado com duas ou mais unidades ácidas próximas. A carga positiva do cátion pode ser bem equilibrada com os elétrons negativos dos grupos carboxila acidulados. Acredita-se que, os cátions divalentes ou mul-tivalentes ausentes, as cadeias polimericas múltiplas nas emulsões de nitrila não são bem reticulados em conjunto. Os ions monovalentes, tais como K, Na, ou H, que não têm uma capacidade eletrônica suficiente para acomodar uma ligação com uma segunda unidade de ácido metilacrilico, poderão permitir formas mais fracas de ligação associativa. Os sais monovalentes que aumentam o pH do sistema poderão também dilatar as partículas de látex, fazendo com que os grupos de ácido carboxilico sejam mais acessíveis a outros agentes de reticulação. A carga positiva do cátion pode ser bem balanceada com os elétrons negativos dos grupos carboxila acidulados.

Além da ligeira redução, por exemplo, o nivel de oxido de zinco da formulação, descobriu-se que a adição de niveis elevados de ions monovalentes é vantajosa para manter uma alta resistência do material. Estes ions monovalentes podem ser provenientes de agentes alcalinos usados para ajustes do pH daformulação, ou de outros sais que não desestabilizam o látex de nitrila. Uma combinação de acelerador de enxofre e borracha é incluída para produzir o nivel desejado de resistência química no produto acabado. Em alguns casos, um só acelerador de ditiocarbamato adicionado com enxofre é suficiente; em outros casos, onde são requeridos niveis maiores de resistência quimica, uma combinação de difenil- guanidina, mercaptoben-zotiazola de zinco, e um acelerador de ditiocarbamato com enxofre produz resultados melhores.

0 polimero básico utilizado no material atual de nitrila é uma composição de um terpolimero contendo os componentes de acrilonitrila, butadieno, e ácido carboxilico. Acredita-se que as propriedades especificas vantaj osas dos materiais atuais de nitrila macia sejam devidos em parte à natureza da interação de uma mistura de componentes de a-crilonitrila na composição. A mistura inclui duas - uma primeira e uma segunda - formulação de acrilonitrila em uma relação da composição variando, respectivamente, de cerca de 60 : 40 a 40 : 60. A mistura dos componentes em conjunto obtém o efeito sinergético que auxilia a produzir um material flexível mais macio que também apresenta características melhores de processamento por mergulho. Tal fenômeno é uma ocorrência rara na arte do material de nitrila. A orientação ou colocação dos grupos carboxila nas moléculas do polimero de nitrila - fora ou dentro - pode afetar a reatividade dos grupos carboxila com ions de zinco; assim sendo, acredita-se que alguns componentes apresentam propriedades de módulos menores, mais macios, e alguns componentes têm propriedades de formação de filme boas.O teor de acrilonitrila da composição misturada ou combinada é entre cerca de 17 a 45% em peso, desejosamente, em torno de 20 - 40%, e mais desejosamente, em torno de 20 - 35. Tipicamente, o teor de acrilonitrila é entre cerca de 22 e 28% por peso, o teor de ácido metacrilico é menor do que 10%, e o restante do polímero é butadieno. O teor de ácido metacrilico deve ser menor do que cerca de 15% em peso, de preferência, cerca de 10%, com o butadieno completando o restante do polimero. O terpolimero básico é feito através de um processo de poli-merização em emulsão, que pode ser usado enquanto está ainda na forma de emulsão para a produção de luvas ou outros artigos elastoméricos.

As formulações do polimero de acrilonitrila que poderiam ser utilizadas na invenção atual podem ter uma temperatura de transição de vidro (Tg) em uma faixa entre cerca de -15 0 C ou -16 ° C a cerca de -29 ° C e -30 ° C, sob propriedades típicas. Em algumas realizações, as formulações desejadas do polimero de nitrila, tais como PolymerLatex X-1133 ou Synthomer 6311 disponíveis na PolymerLatex GmbH, e na Synthomer Ltd. , respectivamente, têm uma Tg entre cerca de -18 ° C e cerca de -26 0 C. Formulações de nitrila mais desejáveis, tais como Nantex 635t, disponíveis comercialmente da Nantex Industry Co., Ltd. (Taiwan, R.O.C. ) , podem ter uma Tg em torno de -23, 4 0 C a cerca de -25,5 ° C. A formulação de nitrila pode produzir uma resistência mais elevada do que outros polimero de nitrila disponíveis comercialmente.

A redução da espessura da membrana ou pele do substrato de uma luva elastomérica reduz normalmente a suaresistência. Para fazer com que a luva da invenção seja mais fina, retendo ainda propriedades de resistência elevada, nós desenvolvemos um polimero de nitrila que tem uma resistência inerente maior em comparação com outros látexes de nitrila do mercado. Nós otimizamos esta vantagem da resistência através da nossa formulação e dos métodos de composição. Um valor de pH relativamente elevado, em uma faixa em torno de 9 - 12,5 ou 13 é desejado para utilizar a resistência da luva, valores de pH especialmente desejáveis sendo em torno de 10 - 11,5. A emulsão contendo o polimero de acrilonitrila pode ser ajustada para os valores desejados de pH, usualmente, por exemplo, adicio-nando-se hidróxido de potássio ou hidróxido de amônio, em uma concentração de 5 a 10%.

A emulsão de nitrila é composta, ou combinada com outros produtos quimicos que auxiliam na formação da luva e fornecem às luvas resistência e durabilidade suficientes para a sua aplicação pretendida. A composição da luva mais fina é feita combinando-se os seguintes materiais. Uma fórmula generalizada para esta abordagem é como se segue, com todos os niveis listados em partes aproximadas por 100 partes de borracha seca:

Tabela 1

<table>table see original document page 22</column></row><table>Pigmento de cor 0-1

Qualquer "nitrila" carboxilada, isto é borracha de butadieno de nitrila, disponível na forma de látex que pode ser adequada para mergulho, pode ser utilizada. A fórmula pode ser ajustada nas faixas listadas acima para compensar as propriedades inerentes variadas dos vários látexes de nitrila disponíveis. Alguns exemplos adequados seriam o látex de nitrila Synthomer 6311, fabricado pela Synthomer Sdn Bhd. ou Perbunan N Látex X-1133 fabricado pela PolymerLatex GmbH. O dióxido de titânio é utilizado somente para produzir um nivel desejado de brancura ou opacidade.

Em certas realizações, de acordo com a invenção, uma solução comercial de látex de nitrila conforme é recebida, é em torno de 43,5% de teor de sólidos totais (TSC) . O composto atual de emulsão de nitrila pode ser preparado para ter uma TSC em torno de 15 ou 16 - 25%. Em algumas realizações desejáveis, o TSC pode ser em torno de 19 - 22%. Dependendo da resistência do coa-gulante, o tempo que o formador da luva é deixado no banho de látex; no entanto, isto poderia variar e ainda produzir luvas finas. A luva acabada tem uma TSC de 100%, porque o substrato não deve conter quantidades apreciáveis ou significativas de água.

Acredita-se, no entanto, que as propriedades do polímero de butadieno nitrila não são provenientes de componentes do material, mas da estrutura do polímero, a qual por seu lado, é determinada pelas condições de polimerização. As propriedades do polímero são muito afetadas pela estrutura do polímero. A estrutura molecular de polímeros pode ser muitocomplexa, com variabilidade do peso molecular, distribuição do peso molecular, quantidade de ramificação, quantidade de reticulação durante a polimerização, vários tipos possíveis de adição quimica para monômeros de dienos, etc. Quando vários tipos de monômeros são combinados em um polimero como um polimero de acrilonitrila butadieno carboxilado usado para a produção de luvas, a estrutura se torna ainda mais complexa. Niveis totais de cada tipo de monômero e a seqüência das unidades de monômeros também contribui para as propriedades do polimero resultante. Quando a estrutura de repetição das unidades de monômeros é aleatória, como na borracha nitrilica usada para luvas, as propriedades fisicas do polimero têm uma influência aumentada da linearidade do polimero (contra a ramificação) e peso molecular, quando comparado com as propriedades de um homo-polimero. Isto é devido às propriedades inesperadas de uma estrutura de repetição normal de um polimero feito somente de cada monômero se alteram quando a estrutura de repetição é interrompida ou de outra forma é alterada pela adição de outros tipos de unidades de monômeros. Um nivel elevado de qualquer monômero especifico provavelmente aumentará a alteração das propriedades de contribuição esperadas de um homopolimero feito daquele monômero, devido a semelhança aumentada das estruturas de repetição.

Em borracha de nitrilas carboxiladas usadas para a produção de luvas finas, a acrilonitrila e o ácido carboxilico, que tipicamente totalizam aproximadamente 35%, a adicionam algum caráter semelhante a plástico ao polimero com referência à resiliencia, cura permanente, e relaxação de tensão. Elestambém evitam uma estrutura de repetição cis-1,4 regular que daria ao polibutadieno a sua resiliencia mais elevada e a sua cura/relaxação menor.

Uma descrição geral de tal borracha nitrilica carboxilada seria um arranjo aleatório de cadeia longa dos seus três monômeros componentes, com ramificação e reticulação. Estes terpolimeros aleatórios ramificados são formados em partículas pequenas distintas que são emulsifiçadas em água. Além da estrutura polimérica, a estrutura da partícula também tem um papel nas propriedades finais de uma luva. Parâmetros tais como o tamanho de partícula, distribuição do tamanho de partícula, nivel de aglomeração da partícula, densidade da partícula, etc, afetam a forma do produto ser formado, e também as suas propriedades eventuais.

Na invenção atual, a estrutura do polímero inclui um terpolimero aleatório (ao contrário do terpolimero em bloco ou alternativo) de acrilonitrila, butadieno, e ácido carboxilico. As propriedades dependem do peso molecular médio, da distribuição de peso molecular, da linearidade ou grau de ramificação, do teor de gel (reticulação durante a polimerização) , e da microestrutura (que unidades de monômeros estão em sucessão um ao outro em seções curtas da cadeia polimérica).

Os ajustes de formulação da invenção atual podem reduzir o módulo de 300% de uma luva de nitrila até cerca de 3,5 MPa, mas isto ainda resulta na luva de nitrila requerer mais força para estirar (tração) o material quando comparado com uma luva de látex de borracha natural. Um nivel relativamente baixo de força de até cerca de 3,5 Newtons (N) pode ser utilizado paraestirar o artigo de nitrila até cerca de 400% das suas dimensões originais.

Desejosamente, cerca de menos ou igual a cerca de 2,5N.

Como a resistência a tração das luvas (isto é, tração requerida para romper o material) da fórmula aj ustada é substancialmente maior do que aquela das luvas de borracha natural tipicas, a redução da espessura da luva em combinação com um módulo baixo pode produzir uma luva de nitrila com uma relação de tração de força muito semelhante àquela de uma luva NRL. Uma combinação de um sistema de cura de módulo menor juntamente com a escolha apropriada da espessura da luva tem produzido uma luva elastomérica de nitrila que tem as mesmas características de tração de força de substrato de látex de borracha natural. Em outras palavras, quando uma quantidade idêntica de força é aplicada na luva de nitrila atual e uma luva de látex de borracha natural, cada uma das luvas apresentaria uma quantidade semelhante de estiramento; assim sendo, os dois tipos de luvas teriam características de conforto semelhantes, quando utilizadas.

Seção II - Resistência

Embora as luvas de nitrila feitas de acordo com a invenção atual em média sejam 30 - 40% mais finas do que as luvas feitas de outras formulações de material de nitrila atualmente disponíveis no mercado, as luvas da invenção são projetadas para terem ainda resistência suficiente para serem capazes de suportarem o trabalho industrial ou de laboratório, ou para procedimentos médicos nos quais as luvas normalmente sãoutilizadas. Uma análise de várias luvas de exame de nitrila atualmente no mercado mostra que a espessura na área da palma da mão das luvas é em torno de 0,12 mm ou maior. Os parâmetros e os protocolos de medição são definidos no teste standard da American Society for Testing and Materials (ASTM) D-412-98a. Na invenção atual, nós utilizamos o protocolo ASTM sem alterações. O aparelho de teste que nós utilizamos é um densitômetro Instron®, modelo 5564, com uma célula de carga estática com capacidade em torno ± 100N, e um extensômetro XL. Outros tipos semelhantes de equipamentos também funcionariam, desde que as máquinas atendam os requisitos do standard ASTM.

Conforme mencionado, várias luvas de exame de nitrila que são disponíveis no mercado têm espessuras em torno de 0,12 mm ou maior. De acordo com a invenção atual, nós podemos fabricar luvas de nitrila que têm um peso básico menor do que as luvas convencionais. Uma luva de acordo com a invenção atual tem uma espessura na palma da mão na faixa entre cerca de 0,06 de 0,10 mm, sem sacrificar as características de resistência que são tipicamente associadas com luvas mais espessas com pesos básicos mais pesados. "Resistência" conforme utilizado aqui pode ser descrito como uma função da quantidade de força necessária para romper uma amostra com formato e dimensões prescritos, como aquelas usadas para o teste standard D- 412 da ASTM. No teste, uma luva da invenção com uma espessura em torno de 0,08 - 0,10 mm na área da palma da mão tem uma força média na ruptura em torno de 8,7 - 10,2 newtons (N) , de se j osamente, em torno de 9,1 - 9,85 N, e mais de se j osamente, em torno de 9,18 - 9,5 N. As luvas atuais do mercado têm valores variando de cerca de 6,7 a 14,3 N, coma maioria dos valores entre 7,5 e 10,5 N.

O material de nitrila do artigo elástico pode ter uma resistência a tração em ruptura em uma faixa em torno de 30 MPa a cerca de 55 MPA, desejavelmente em torno de 40 MPa. Tipicamente a quantidade de alongamento em ruptura estaria na faixa de cerca de 550 - 750%, e mais provavelmente, em torno de 650%. Em torno de 300% de alongamento por estiramento, o módulo do material de nitrila está em uma faixa em torno de cerca de 3 MPa a cerca de 6 MPa, desejavelmente, em torno de 4 MPa.

O nivel de materiais iônicos é equilibrado na fórmula

para atingir o módulo desejado. Se o produto a ser feito será muito fino, 0,05 mm, por exemplo, pode ser tolerado um módulo mais elevado, enquanto que uma espessura baixa do material resultará em ser requerida uma força relativamente baixa para estirar o artigo. Neste caso, o oxido metálico poderia ser utilizado na extremidade maior da faixa mencionada, juntamente com um nivel baixo a moderado (0- 0,5 phr) de hidróxido alcalino ou outro sal monovalente. Isto poderia assegurar que os produtos mais finos teriam valores de resistência a tração e força em ruptura suficientemente elevadas.

Se o artigo desejado estiver na extremidade superior da faixa de espessura discutida em associação com esta invenção, 0,10 - 0,12 mm, então seriam escolhidos niveis menores do oxido metálico, juntamente com niveis moderados a elevados de hidróxido alcalino (0,5 - 1,5 phr) . Exemplos destas fórmulas mais especificas são:

Tabela 2

Material A B C DLátex de nitrila 100 100 100 100

carboxilada

Hidróxido de amônio 0,4 0,0 0,0 0,78

Hidróxido de potássio 0,0 1,45 1,0 0,0

Oxido de zinco 1,1 0,25 0,5 0,25

Enxofre 1,0 1,0 1,0 1,0

Dietil ditiocarba- 1,0 1,0 1,0 1,0

mato de zinco

Dióxido de titânio 1,0 1,0 1,0 1,0

Pigmento de cor 0,2 0,2 0,2 0,2

Propriedades resultantes

Módulo a 300% (MPa) 6,2 3,6 4,7 6, 3

Resistência a tração (MPa) 43,1 35,0 50, 0 50,3

Força em ruptura a 0,05 mm 6, 5 5,2 7,5 7,5

de espessura (N)

Força em ruptura a 0,10 mm 13,0 10, 4 15,0 15, 0

de espessura (N)

Força para tensão a 300% 0,9 0,5 0,7 0,9

(0,05 mm) (N)

Força para tensão a 300% 1,8 1,0 1,4 1,8

(0,10 mm) (N)

Propriedades semelhantes para as amostras cortadas de uma luva de látex de borracha natural comercializada atualmente com espessura típica de (0,15 mm) , e uma luva de exame de nitrila comercializada atualmente com espessura de 0,12 mm, ambas produzidas pela Kinberly-Ckark Corporation:

Tabela 3

Borracha natural NitrilaForça em ruptura (N) : 10,1 9,6

Força para tração a 300% (N): 0,8 2,2

Com qualquer das fórmulas de exemplo, uma espessura maior do que 0,05 mm seria necessária para alcançar a força para a ruptura da luva de exame de látex natural atual da Kimberly-Clark. Embora a quantidade de agente de reticulação do oxido metálico na fórmula possa ser ajustada ligeiramente para baixo para obter-se um módulo menor, um grande ajuste não é necessariamente requerido nem desejado porque uma alta tensão resultante desses auxiliares reticula os auxiliares no artigo tendo resistência suficiente em espessuras baixas. Com a força requerida sendo diretamente proporcional a espessura da luva, a espessura requerida para estas fórmulas terem uma força em ruptura de 10,1 N seria de 0,078, 0,097, 0,067, e 0,067 mm respectivamente, por exemplo, as fórmulas A, B, C, e D. A força correspondente requerida para esticar estes materiais 300% com base nestas espessuras seria de 1,4, 1,0, 0,9, e 1,2 Newtons. Embora uma luva de exame feita a partir da fórmula C com espessura de 0,067 mm pudesse produzir propriedades extremamente semelhantes àquelas de uma luva de exame de látex natural tipica, pode ser visto que todas estas fórmulas podem ser usadas para produzirem luvas com propriedades semelhantes àquelas de luvas de borracha natural.

Acredita-se que a combinação de uma espessura de substrato de material mais fino, a formulação da nitrila utilizada, um pH elevado > a 8,5 ou 9, e as alterações de procedimento para a composição e o mergulho contribuem para diferenças importantes entre a fabricação da luva atual e afabricação de outras luvas de exame de nitrila atuais.

As figuras e gráficos anexos comparando luvas feitas 1) de acordo com a invenção atual, 2) luvas com base em nitrila disponíveis comercialmente da Kimberly-Clark Safeskin® e 3) outros exemplos comparativos. Os gráficos nas figuras 1 e 2 mostram faixas de dados da força para o estiramento e a força para a ruptura. A invenção atual é diferente de outros produtos com base em nitrila, com referência às leituras de força linear que são semelhantes a parâmetros tais como de luvas de borracha natural. Este fenômeno, acredita-se que resulte de uma combinação tanto da modificação do módulo como da espessura relativa dos produtos da invenção atual. Geralmente, os artigos de nitrila macios têm um módulo muito menor do que aqueles dos produtos de luva de nitrila isentos de pó competitivos atuais. 0 efeito sinérgico de uma redução na espessura e retenção das qualidades de resistência a tração elevada é uma característica extra para fazer com que a invenção atual seja única.

A Figura 1 é um gráfico que compara o desempenho de vários exemplos de membranas de luvas feitas da invenção atual, materiais com base em borracha nitrilica disponíveis atualmente, e um látex de borracha natural. Exemplos de experiência de acordo com a invenção atual são indicados como EXP1 e EXP2. , enquanto que os exemplos comparativos são mostrados como COMP A e COMP B. Uma nitrila Standard é denominada NITRILA, e o látex de borracha natural é denominado LÁTEX. O gráfico mostra que as tensões requeridas para se esticar as luvas (módulo) feitas a partir das formulações da invenção são reduzidas em relação àquelas das luvas de exame com base nitrilica atuais. Parasimular de forma próxima o comportamento de tensão-tração das luvas de exame de látex de borracha natural, no entanto, o nivel de tensão do material da invenção necessita ser mais reduzido.

A Figura 2 mostra que quando se reduz a espessura relativa das luvas de nitrila da invenção, sem comprometer as suas propriedades de barreira ou de tensão, a força de resposta (comportamento de força de tração) destas luvas pode ser muito próxima ou simular aquela de uma luva de borracha natural, especialmente em niveis de tensão de até cerca de 300% ou 400%, a faixa usual de tensão que pode ser esperada quando fornecendo e utilizando uma luva de exame. Quando estirada até cerca de 500% de alongamento, os exemplos feitos a partir das formulações da invenção atual podem ser estirados com uma força de menos de cerca de 2 - 3 Newtons (N) para o estiramento, mas os exemplos comparativos requerem cerca de 4 N ou maior. A figura 3 é uma vista expandida da porção com baixa tensão do grafico da força de tração de até 400% de alongamento para ilustrar mais claramente a característica vantajosa.

A espessura das luvas de nitrila da invenção eram em torno de 0,07 - 0,10 mm, desejavelmente cerca de 0,08 mm, na região da palma da mão. A espessura das amostras da borracha natural eram em torno de 0,15 mm, e a espessura das luvas de nitrila comparativas da Kimberly-Clark e de outros dois fabricantes eram de 0,12 - 0,13 mm.

Para ilustrar as propriedades únicas da invenção atual, os dados dos produtos diferentes de experiências de nitrila macia são incluídos nas figuras, a diferença sendo avaliada com (EXP1) e sem (EXP2) cloração. A luva não cloradateria propriedades típicas de uma luva em pó ou uma luva revestida por polímero. A cloração e os revestimentos são métodos standard para a eliminação da necessidade por pós nas luvas. Os nomes NR de nitrila referem-se a luvas de PFE (látex de borracha natural) e PFN (látex de nitrila) atualmente fabricadas pela Kimberly-Clark. Para fins de comparação, são incluídas duas outras luvas de nitrila competitivas, exemplos comparativos A e B.

A Figura 4 mostra a força requerida para romper as amostras que são mostradas nos gráficos anteriores. São mostrados faixas e valores médios. Conforme explicado anteriormente, a força requerida para romper as amostras feitas utilizando-se a invenção atual pode ser ajustada através do nível de ingredientes na fórmula ou ajustando-se a espessura da luva. Tipicamente, membranas feitas de polímeros de borracha natural têm um ponto de falha em torno de 10 N, Ao contrário, os valores da força de ruptura de várias interações da formulação da invenção atual podem ser tão elevadas enquanto 15 N ou mais, ao mesmo tempo mantendo a espessura da luva com menos de cerca de 0,10 mm.

Outras vantagens da invenção atual relativas a formulações tradicionais de nitrila ou de nitrila macia incluem, por exemplo, a habilidade de criar um substrato mais fino do que de outras luvas de exame de nitrila, ao mesmo tempo preservando as características de alta resistência e resistência química comparáveis com aquelas das luvas mais grossas. A espessura pode aumentar a sensibilidade tátil, aumentar o conforto (luva fina com módulo baixo) . A questão de custos também pode ser melhoradaem beneficio do usuário. Uma luva mais fina pode auxiliar a reduzir os custos de fabricação por causa do material relativamente menos necessário em comparação com as luvas mais grossas. Adicionalmente, por exemplo, pode se embalar cerca de 150 luvas em um receptáculo standard ao invés de 100, com menos desperdício de embalagens.

Seção III- Processamento

Nós descobrimos que a ordem na qual os reagentes quimicos são incorporados pode ser significativa. Pode-se obter um processamento e propriedades fisicas melhorados no material de nitrila da ordem de adição e de quantidades de materiais reagentes. A resistência das luvas de exame de nitrila é tipicamente obtida através da reticulação iônica dos grupos ácidos orgânicos contidos dentro da estrutura do polímero. Estes grupos quimicos podem interagir com uma variedade de cátions no sistema. Alguns cátions já estão na emulsão de nitrila conforme nós recebemos a mesma - contra-ions para o tensoativo iônico usado para a produção da emulsão e cátions do ajuste de pH feitos pelo fabricante para assegurar a estabilidade do produto durante o despacho. Outros cátions são introduzidos no sistema através de materiais que nós adicionamos na emulsão de nitrila - ions de zinco do oxido de zinco, e ions de potássio ou amônio do ajuste adicional de pH.

A adição de uma base, como hidróxido de potássio ou de amônio, último na seqüência de composição aumenta a resistência do substrato do material fino permitindo que o zinco do oxido de zinco reaja mais intensamente com os grupos ácidos do polimero de nitrila antes que o nivel de outros cátions nosistema seja grandemente aumentado durante o ajuste de pH. Este procedimento também resulta em uma luva que é mais fácil de ser estirada, conforme medido através de leituras de força em quantidades prescritas de estiramento ou através do módulo, que é a força por unidade de área de seção em corte em niveis especificados de estiramento.

A tabela 4, apresenta um resumo e uma comparação de certas propriedades fisicas para uma quantidade de amostras de luvas. Especialmente, as propriedades incluem a força (Newtons) para estirar a pele da luva elástica até cerca de 400% da sua dimensão original, a força (Newtons) para estirar até a ruptura a luva, e a espessura relativa de cada amostra. Os valores fisicos para uma luva tipica de látex de borracha natural é

I

apresentada como o controle. Os exemplos 1- 12 representam

í

amostras de luvas de acrilonitrila butadieno de acordo com a

I

invenção atual. Os exemplos comparativos 1- 8 representam amostras típicas de luvas com base em nitrila disponíveis comercialmente.

Tabela 4

NR. DO EXEMPLO DE LUVA látex FORÇA (N) A 400% FORÇA (N) ESPESSU

de borracha a natural (NRL) DE EXTENSÃO EM RUPTURA (mm)

controle 1,3 10,1 0,155

Exemplo 1 1,5 9,18 0,08

Exemplo 2 1,7 9,22 0,09

Exemplo 3 2,2 9, 60 0,07

Exemplo 4 1,9 9,28 0, 08

Exemplo 5 2,0 9, 32 0,08

Exemplo 6 1,4 9,15 0,06Exemplo 7 2,1 11,25 0, 12

Exemplo 8 1,6 9,20 0,08

Exemplo 9 2, 5 10, 48 0, 11

Exemplo 10 1,8 9,25 0,09

Exemplo 11 1,6 9,19 0,08

Exemplo 12 1,5 9,20 0,07

Exemplo comparativo 1 6, 0 8, 2 0, 12

(Nitrila isenta de pó)

Exemplo comparativo 2 6,8 8,9 0,13

Exemplo comparativo 3 6,6 9,5 0,15

Exemplo comparativo 4 7,6 7,55 0,14

Exemplo comparativo 5 8,0 10,3 0,12

Exemplo comparativo 6 5,3 14,3 0,12

Exemplo comparativo 7 8,4 13,5 0,12

Exemplo comparativo 8 4,2 6,7 0,13

Como pode ser observado, para os exemplos de acordo com a invenção atual, é necessário aplicar-se somente uma fração (por exemplo, cerca de 1/2 a cerca de 1/4) da quantidade de força a 400% de alongamento, requerida para se obter o mesmo nivel de estiramento nos 8 exemplos comparativos. Isto sugere que a invenção atual obtém uma pele elástica mais macia e flexível, mais semelhante ao estiramento apresentado pelo látex de borracha natural.

A invenção é útil no processo de produção de artigos elastoméricos compostos de materiais de acrilonitrila. A invenção tem a habilidade de produzir artigos baseados em nitrila que têm propriedades físicas muito parecidas com as dos artigos elastoméricos feitos a partir de látex de borrachanatural. A invenção pode ser incorporada vantajosamente na fabricação de uma variedade de produtos, tais como luvas de exames médicos ou cirúrgicas, camisinhas, coberturas de sondas, obturações e, protetores de dedos, cateteres, e semelhantes. 5 A invenção atual foi descrita de forma geral em

detalhes por intermédio de exemplos. As pessoas adestradas na arte entenderão que a invenção não é limitada necessariamente às realizações especificas apresentadas. Poderão ser feitas modificações e variações sem se afastarem do escopo da invenção,

conforme definido pelas reivindicações seguintes ou seus equivalentes, incluindo componentes equivalentes conhecidos atualmente ou a serem desenvolvidos, os quais poderão ser utilizados dentro do escopo da invenção atual. Assim sendo, a não ser que as alterações se afastem do escopo da invenção, as

alterações devem ser consideradas como incluídas aqui.

A. Formação da luva

Na fabricação de luvas de nitrila, o teor de sólidos na emulsão de nitrila é reduzido de 40 - 45% até aproximadamente 23% para controlar a espessura da luva. Para reduzir ainda mais

a espessura da luva, o teor de sólidos é reduzido a aproximadamente 20%. A luva mais fina da invenção atual pode ser fabricada por intermédio de um processo de revestimento por mergulho coagulante. O processo ou método é composto de: produção de uma forma ou molde de luva limpa que é previamente

aquecido até aproximadamente 55 - 60 C, de preferência, em torno de 58 ° C. O molde preparado é mergulhado em uma solução aquosa de nitrato de cálcio. O molde, com o coagulante na sua superfície, é secado e re- aquecido até aproximadamente 70 ° C± 5 ° C, e é mergulhado em um banho de uma emulsão de nitrila composta, formando uma luva gelifiçada. Esferas podem ser roladas sobre o topo do punho da luva. 0 molde com o substrato gelificado da luva é mergulhado em água para remover todos os componentes de material solúvel em água. Um molde com uma luva gelif içada é secado em forno em uma temperatura na faixa de cerca de 80 ° C a menos de cerca de 100 ° C. Quando o molde com o substrato gelificado da luva é então reaquecido até uma temperatura mais elevada, o enxofre reage com outros produtos químicos e reticulas as unidades de ácido metil- acrílico no polímero de nitrila. Posteriormente, a luva é removida do molde, e as superfícies da luva são contatadas com água clorada para reduzir a adesão. Finalmente, as luvas resultantes são secadas e preparadas para serem embaladas.

Uma velocidade de entrada e saida mais rápida do molde da luva no mergulho da emulsão de nitrila pode produzir um perfil mais homogêneo de espessura da luva devido a diferença reduzida no tempo de residência das áreas de ponta dos dedos e do punho dos moldes na emulsão de nitrila composta. O molde pode ser extraído do banho na ou próximo de uma posição inicial vertical e ser elevado de forma que as pontas dos dedos sejam elevadas até uma posição horizontal ou maior do que horizontal (por exemplo, inclinado em um ângulo de cerca de 20 ° a 45 ° acima da horizontal durante um breve período de alguns segundos até cerca de 40 segundos. Imediatamente após, abaixa-se as pontas dos dedos para uma posição ou ângulo entre o horizontal e o vertical inicial, ao mesmo tempo rolando o molde ao longo do seu eixo longitudinal. A ação de elevação e abaixamento pode serrepetida em um movimento sinusoidal ou semelhante a ondas. Este processo pode permitir que a nitrila se distribua mais uniformemente sobre o primeiro e produza um produto de substrato geral mais fino.

Outra característica para a luva mais fina atual é a habilidade de ter resistência quimica igual ou melhor do que aquela das luvas atuais de exame de nitrila, mais grossas. Isto poderia ser feito utilizando-se uma combinação de aceleradores de vulcanização.

A combinação inclui um ditiocarbamato, uma tiazola, e um composto de guanidina, que desejavelmente, estão presentes na composição de acordo com uma proporção em torno de 1:1:2, respectivamente. Especialmente de acordo com uma realização, os compostos são difenil guanidina (DPG), mercaptobenzotiazola de zinco (ZMBT), e zinco dietil ditiocarbamato (ZDEC), com cerca de 0,5 phr de DPG, 0,25 phr de ZMBT, 0,25 phr de ZDEC.

Esta combinação de aceleradores é muito semelhante àquela descrita na patente americana de número 6.828.387, incorporada aqui, apesar do nivel destes produtos quimicos ser reduzido em aproximadamente 50%. Esta patente anterior é para a cura (vulcanização) de borracha de poliisopreno. Conforme a patente '387, acredita-se que um processo de reticulação dupla é envolvido na invenção atual. Em outras palavras, em relação aos materiais de poliisopreno, a reticulação é feita por intermédio de uma dupla ligação covalente na molécula de isopreno, com o sistema atual com base em nitrila, a reticulação é uma interação covalente com relação ao componente de butadieno e uma interação iônica com relação aos ions de zinco e o grupocarboxila do ácido metilacrilico.

A invenção é útil no processo de produção de artigos elastoméricos compostos de materiais de acrilonitrila. A invenção fornece a habilidade para produzir artigos com base em nitrila, com propriedades fisicas muito semelhantes às dos artigos elastoméricos feitos a partir de látex de borracha natural, sem as considerações de resposta alérgica a proteínas de látex. A invenção pode ser incorporada vantajosamente na fabricação de uma variedade de produtos, tais como luvas cirúrgicas ou de exames médicos, camisinhas, coberturas de sondas, obturações, protetores de dedos, cateteres, e semelhantes .

A invenção atual foi descrita de forma genérica e em detalhes por intermédio de exemplos. As pessoas adestradas na arte entenderão que a invenção não é limitada necessariamente às realizações especificas apresentadas. Poderão ser feitas modificações e variações sem se afastarem do escopo da invenção conforme definido pelas reivindicações seguintes ou seus equivalentes, incluindo componentes equivalentes conhecidos atualmente ou a serem desenvolvidos, os quais poderão ser usados dentro do escopo da invenção atual. Assim sendo, a não ser que as alterações se afastem de outra forma do escopo da invenção, as alterações devem ser consideradas como estando incluídas na mesma.

Claims (20)

REIVINDICAÇÕES

1. Artigo elastomérico formado a partir de uma formulação de borracha de butadieno nitrila, onde é composto de: um substrato com uma espessura predeterminada de até cerca de 0,12 mm, que tem um comportamento de resposta a força semelhante aquele de um substrato de borracha de látex natural com uma espessura em torno de 0,15 mm, CARACTERIZADO por ter uma força para a ruptura (F-BE) pelo menos de cerca de 8 Newtons (N), e uma força de até cerca de 3,5 Newtons (N) para provocar um alongamento de 400% (F- 400) do referido artigo a partir das dimensões iniciais.

2. Artigo elastomérico, de acordo com a reivindicação`1, CARACTERIZADO pelo fato do referido substrato do artigo apresentar uma resistência a tração em torno de 30 MPa a cerca de 55 MPa.

3. Artigo elastomérico, de acordo com a reivindicação`2, CARACTERIZADO pelo fato do referido substrato do artigo apresentar uma resistência a tração em torno de 4 0 a 50 MPa.

4. Artigo elastomérico, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato da referida força de até cerca de 1,5N provocar um alongamento de 300%.

5. Artigo elastomérico, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato do referido substrato do artigo ser adaptado para suportar uma força de ruptura de pelo menos cerca de 8 N, com um alongamento de ruptura de cerca de 550 a 750%.

6. Artigo elastomérico, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato da força de ruptura ser de cerca de 9 - 11 N.

7. Artigo elastomérico, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de ser uma luva com um substrato que é pelo menos 20% mais fino do que outras luvas comparáveis feitas de borracha natural ou de borracha nitrilica, projetada para a mesma aplicação ou uso.

8. Artigo elastomérico, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato da referida luva ter uma região da palma da mão tendo uma espessura na faixa de cerca de 0,05 mm a cerca de 0,12 mm.

9. Luva elastomérica com qualquer espessura feita apartir de uma formulação de borracha de butadieno nitrila, CARACTERIZADA pelo fato da espessura da luva medida na palma da mão ser pelo menos 20% mais fina do que aquela da luva de borracha natural correspondente adaptada para o mesmo uso, e requerer uma força para provocar uma alongamento de 300% (F- 300) que não é maior do que cerca de 50% mais do que o alongamento de 300% de uma luva de borracha natural correspondente.

10. Luva elastomérica, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADA pelo fato da referida luva ser adaptada para uso cirúrgico.

11. Processo para a produção de um artigo elasto-mérico, o processo sendo CARACTERIZADO pelo fato de ser composto de: a) preparação de uma composição de borracha de butadieno nitrila carboxilada composta, contendo 0,25 - 1,5 partes de oxido de zinco por 100 partes secas de borracha, álcali para obter um pH em torno de 8,5 ou maior, um estabilizante, um ou mais aceleradores de um grupo incluindo guanidina, ditio-carbamato, e opcionalmente, um composto de tiazola; b) mer-gulhando o primeiro na referida composição de borracha de látex de nitrila carboxilada composta e; c) curando a referida borracha composta de butadieno nitrila para formar o referido artigo elastomérico.

12. Processo, de acordo com a reivindicação 11,CARACTERIZADO pelo fato da referida composição de acelerador ser composta de: dietilditiocarbamato de zinco (ZDEC), zinco 2-mercapto- benzotiazola (ZMBT), e difenil guanidina (DPG).

13. Processo, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato dos referidos guanidina, ditiocar-bamato, e tiazola, estarem em uma proporção em torno de 2:1:1, respectivamente.

14. Artigo elastomérico formado a partir de uma formulação de borracha de butadieno nitrila, CARACTERIZADO pelo fato de ser composto de: um substrato com uma espessura predeterminada de até cerca de 0,12 mm, um módulo elástico de menos de ou igual a cerca de 5 MPa a cerca de 300% de extensão de uma dimensão inicial, uma seção em corte do referido substrato de borracha de butadieno nitrila sendo adaptado para suportar uma força de ruptura em torno de cerca de 8 - 14 Newtons (N), e o referido artigo elastomérico apresentando um comportamento de força para estiramento comparável aquela de artigos de látex de borracha natural com aproximadamente 0,12 mm de espessura.

15. Artigo elastomérico, de acordo com a reivindicação 14, a CARACTERIZADO pelo fato do referido substrato terum módulo elástico de menos de ou igual a cerca de 4, 5 MPa a cerca de 300% de extensão.

16. Artigo elastomérico, de acordo com a reivin-dicação 15, CARACTERIZADO pelo fato do referido artigo ser uma luva com um substrato de polímero de nitrila tendo uma espessura na região da palma da mão de menos de cerca de 0,12 mm, e apresentando um perfil de força de tração de cerca de 0,8 N a cerca de 2,0 N, ao longo de uma faixa de extensão em torno de 100- 400%.

17. Artigo elastomérico, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato da referida região da palma da mão ter uma espessura na faixa de cerca de 0,06 mm a cerca de 0,11 mm.

18. Artigo elastomérico, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato do referido substrato da luva apresentar uma resistência a tração em torno de 35 MPa a cerca de 55 MPa.

19. Artigo elastomérico, de acordo com a reivindicação 18, CARACTERIZADO pelo fato do referido substrato de luva apresentar uma resistência a tração em torno de 40 a 50 MPa.

20. Artigo elastomérico, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato do referido substrato de luva ser adaptado para suportar uma força de ruptura de pelo menos cerca de 8 N, quando em um alongamento por estiramento em torno de 500 - 650%.