ES2267231T3 - Un revestimiento de camara de aire para balones inflables. - Google Patents

Abstract

Un revestimiento de cámara de aire para balones inflables, caracterizado porque dicho revestimiento de cámara de aire comprende al menos una capa de mezcla de látex sintético y látex de goma natural mezclados en una relación en el intervalo de 80:20 a 20:80 en peso, compuesto con agentes antioxidantes, activadores, aceleradores, espesantes, humectantes y estabilizantes para formar un revestimiento de cámara de aire de baja permeabilidad al aire y alta elasticidad, donde el espesor total de la capa laminada compuesta está en el intervalo de 0, 25 mm a 3, 0 mm

Description

Un revestimiento de cámara de aire para balones inflables.

La presente invención se refiere a un revestimiento de cámara de aire para balones inflables que comprende al menos una capa de una mezcla de látex sintético y látex de goma natural compuesta para formar un revestimiento de cámara de aire de baja permeabilidad al aire y alta elasticidad. El espesor total de las capas laminadas resultantes es de 0,25 mm a 3,0 mm.

Otra realización de la invención se refiere a un proceso mejorado para la fabricación de un revestimiento de cámara de aire de látex para uso en una cámara de aire inflable que comprende al menos una capa de una mezcla de látex de goma natural y látex sintético.

El objeto de la invención es fabricar una cámara de aire con propiedades de baja permeabilidad al aire y alta elasticidad.

Las cámaras de aire disponibles convencionalmente en el mercado poseen una propiedad de baja permeabilidad al aire o tienen una propiedad de alta elasticidad. Siempre existe la necesidad de cámaras de aire que tengan las propiedades de una baja permeabilidad al aire y una alta elasticidad.

En las cámaras de aire de goma conocidas convencionalmente, se mezclan compuestos de goma tales como goma de butilo en un laminador de goma o mezclador Banbury. Este compuesto después se lamina hasta el espesor deseado en forma de una lámina. A partir de la lámina de goma, se cortan con troquel secciones de un cuarto de la cámara de aire y se juntan manualmente con adhesivos y parches terminales. Se inserta una válvula y se adhiere a la construcción. La construcción total después se cura con calor para producir una cámara de aire. La aplicación de un adhesivo tiene como resultado sellados imperfectos y un equilibrio de peso deficiente. Este proceso convencional a menudo produce grandes cantidades de cámaras de aire defectuosas y un exceso de artículos inservibles.

También se conocen convencionalmente las cámaras de aire hechas de materiales termoplásticos tales como polietileno en polvo y plastisoles de vinilo. Sin embargo, se ha descubierto que estos materiales no tienen elasticidad aunque tienen una buena retención de aire y, por lo tanto, no se consideran adecuados para cámaras de aire inflables.

También están disponibles convencionalmente cámaras de aire inflables hechas de goma natural. El revestimiento de cámara de aire de goma de látex fabricado a partir de látex de goma natural está disponible en el mercado y se considera que tiene una propiedad de elasticidad muy buena pero tiene propiedades de alta permeabilidad al aire. Debido a la alta permeabilidad al aire, el aire se escapa frecuentemente, lo cual lleva a un rellenado frecuente de la cámara de aire con cortas duraciones.

También se conocen convencionalmente cámaras de aire hechas de goma de butilo. En la Patente de Estados Unidos Nº 4.022.848 se ha descrito una composición de la cámara de aire que contiene goma de butilo poco insaturada. Esta patente enseña el uso de una composición de goma de butilo en cámaras de aire de curado de neumáticos, bolsas de aire y tubos de curado.

La goma de butilo es bien conocida en la técnica y se describe en la Patente de Estados Unidos Nº 3.031.423 columna 1, líneas 15 a 24. Los problemas con los que se enfrenta la cámara de aire de goma de butilo es que aunque tiene una buena retención de aire, carece de buenas propiedades de elasticidad.

La Patente Alemana Nº 197 38 906 describe un balón con una primera capa hecha de goma natural, que asegura elasticidad, y una segunda capa hecha de poliuretano, que asegura baja permeabilidad al aire.

Por lo tanto, existe la necesidad de reducir la permeabilidad al aire sin afectar a la elasticidad y otras propiedades.

La presente invención pretende proporcionar un revestimiento de cámara de aire para un balón inflable, con las características deseadas de baja permeabilidad al aire y alta elasticidad. La invención también pretende proporcionar un proceso para la preparación de estos revestimientos de cámaras de aire.

Para conseguir los resultados deseados de propiedades de baja permeabilidad al aire y alta elasticidad, el revestimiento de la cámara de aire inflable se procesa por baños de látex.

El proceso de baño de látex apareció cuando se pusieron en el mercado látexes de goma natural en una forma convenientemente estable en el período aproximado de los años 30. Evolucionaron como un desarrollo de los baños con solución de goma, ya que eran menos peligroso, más económicos y técnicamente más versátiles con su alto contenido de goma. El proceso de baño de látex consiste en usar un molde inerte, que tiene la forma del producto deseado finalmente, y este molde se recubre con uno o más baños del compuesto de látex. El recubrimiento se endurece por medio de un coagulante y/o se seca con calor para dar una película continua que después puede retirarse del molde.

Los procesos conocidos convencionalmente han usado látex de goma natural para la preparación del revestimiento de la cámara de aire y el molde se sumerge en un látex de goma natural, endureciéndose el recubrimiento con uno o más baños de coagulante. La cámara de aire formada de esta manera presenta propiedades de alta elasticidad y baja retención de aire.

La Patente de Estados Unidos Nº 5.545.451 enseña un proceso de inmersión en un baño de látex para la fabricación de un artículo flexible multicapa que tiene una primera capa de goma natural y una segunda capa de goma natural, poliuretano, poli(acrilamida/ácido acrílico) y óxido de polietileno.

La presente invención se refiere a un revestimiento de cámara de aire para balones inflables, que se caracteriza porque dicho revestimiento de cámara de aire comprende al menos una capa de mezcla de látex sintético y látex de goma natural mezclados en una relación de 80:20 a 20:80 en peso, compuesta con antioxidantes, activadores, aceleradores, agentes espesantes y humectantes, y estabilizadores para formar un revestimiento de cámara de aire de baja permeabilidad al aire y alta elasticidad, donde el espesor total de la capa laminada compuesta está en el intervalo de 0,25 mm a 3,0 mm.

Para fabricar una mezcla de látex de goma natural y látex de goma sintética, se mezclan en una relación de 80:20 a 20:80 con la ayuda de un agitador a una velocidad de 10-15 rpm y la mezcla se pasa a través de un homogeneizador para formar una mezcla homogénea.

El látex de goma natural y el látex sintético preferiblemente se componen con:

antioxidante en el intervalo de 0,01 a 3 PHR;

aceleradores en el intervalo de 1 a 3 PHR;

activadores en el intervalo de 0,01 a 5 PHR;

agentes espesantes y humectantes en el intervalo de 0,5-1 PHR

estabilizantes en el intervalo de 0,1-2 PHR;

y opcionalmente:

reblandecedores en el intervalo de 1-2 PHR; y

cargas en el intervalo de 5-20 PHR.

El término "PHR", como se usa en este documento, se refiere a "partes por cien de goma". Los látexes de goma natural se seleccionan entre látex NR epoxidado, látex Cream, látex centrifugado o látex centrifugado dos veces.

Los aceleradores preferiblemente se seleccionan entre ditiocarbamato, butil namato, guanidina, aceleradores Mercapto o Thiuram y mezclas de los mismos. Otros aceleradores adecuados incluyen Vulkacit LDA, Vulkacit LDB, Setsit 9, Setsit 5, Vulkacit DOTG, Vulkacit D, y similares.

Los antioxidantes usados son del tipo no decolorante y del tipo ligeramente decolorante. Los antioxidantes del tipo no decolorante se seleccionan entre Antioxidante BKF, Antioxidante NKF, Antioxidante MB, Antioxidante ZMB, Antioxidante NONOX SP, Antioxidante NONOX WSP, Antioxidante NONOX BROD, Antioxidante 2246, Wingstay L o Agerite White y similares.

Los antioxidantes de tipo ligeramente decolorante se seleccionan entre Antioxidante HS o Antioxidante Nonex BROD y similares.

Los activadores se seleccionan entre ácido esteárico, óxido de cinc, cinc activado o mezclas de los mismos.

En la composición de la presente invención también se pueden añadir componentes opcionales tales como reblandecedores y cargas, seleccionándose los reblandecedores entre el grupo compuesto por parafina aniónica o cera de parafina. Las cargas se seleccionan entre arcilla china, polvo de mica, tiza, Lithopone, Blancfixe, negros de humo, óxido de titanio o mezclas de los mismos.

Todos los ingredientes mencionados anteriormente se añaden al látex en forma de dispersiones, emulsiones o soluciones en la relación predeterminada.

En otra realización, se define un proceso mejorado para la fabricación de un revestimiento de cámara de aire para balones inflables usando un molde inerte, caracterizándose dicho proceso porque comprende las etapas de:

a)

limpiar el molde;

b)

sumergir dicho molde limpio en un primer baño de coagulante a una temperatura en el intervalo de 10 a 85ºC para obtener un molde recubierto con un primer coagulante;

c)

secar dicho molde recubierto con el primer coagulante a una temperatura en el intervalo de 20 a 70ºC;

d)

sumergir dicho molde recubierto coagulado seco en una mezcla de látex sintético y látex de goma natural en una relación en el intervalo de 80:20 a 20:80, compuesta con ingredientes de composición que tienen en el intervalo del 50 al 80% en peso de solución acuosa, durante un período en el intervalo de 1 a 4 minutos dependiendo del espesor requerido, a una temperatura en el intervalo de 20 a 45ºC para obtener una capa de mezcla de látex de goma natural y látex sintético sobre dicho molde;

e)

secar dicho molde que tiene una capa de dicha mezcla de látex de goma natural y látex sintético;

j)

lavar dicho molde que tiene una capa de mezcla de látex de goma natural y látex sintético compuesta en agua caliente durante 8-10 minutos para eliminar los ingredientes compuestos de la superficie y secar dicho molde en una estufa a una temperatura en el intervalo de 40-110ºC;

k)

vulcanizar dicho molde lavado en una estufa que hace que dicho molde tenga una capa mezclada de látex de goma natural y látex sintético a una temperatura del intervalo de 100-140ºC en aire caliente y calentar en una estufa de secado durante 25-45 minutos a una temperatura en el intervalo de 70 a 90ºC;

l)

enfriar dicho molde resultante;

m)

separar dicha capa de mezcla de látex de goma natural y látex sintético del molde resultante para obtener un revestimiento para una cámara de aire para un balón inflable; y

n)

lavar dicho revestimiento separado con agua para eliminar cualquier material extraño, secar el revestimiento lavado en una sala con aire caliente y curar posteriormente dicho revestimiento lavado a 60-90ºC durante un período de 8 a 12 horas.

La presente invención se refiere a un proceso para la preparación de una cámara de aire que presenta las características deseadas de alta elasticidad así como baja permeabilidad al aire. La realización principal de la presente invención reside en la formación de al menos una capa de mezcla de látex de goma natural y látex sintético. Por lo tanto, el producto final cuando se separa tiene una combinación de componentes que no sólo presenta las características de elasticidad deseadas, sino también las propiedades requeridas de baja permeabilidad al aire. También puede depositarse más de una capa de la mezcla de látex de goma natural y látex de goma sintético, dependiendo de las características requeridas del producto final.

Los diversos ingredientes añadidos al látex, es decir, látex de goma natural y/o látex de goma sintética se seleccionan entre antioxidantes, aceleradores, activadores, estabilizantes, agentes reblandecedores, cargas, ceras, colorantes, agentes para eliminar reticulaciones y tensioactivos no espumantes.

Estos ingredientes se añaden al látex en forma de soluciones, dispersiones o emulsiones. Los ingredientes en forma de dispersiones y emulsiones se añaden a los látexes para formar un compuesto.

El revestimiento de cámara de aire inflable se fabrica sumergiendo el molde limpio en un primer baño de coagulante para obtener una película uniforme sobre el molde. El baño de coagulante contiene los componentes seleccionados entre nitrato cálcico, cloruro cálcico, ácido acético, agentes de división o vehículos, agua y opcionalmente alcohol, agentes humectantes y agentes despumantes. Cuando el molde tiene una capa de coagulante sobre él se seca. El molde recubierto con coagulante después se sumerge en un depósito que tiene una mezcla de látexes compuestos.

El molde recubierto con látex después se seca en una estufa. El molde después se sumerge en un baño de agua para enfriarse y posteriormente el revestimiento de cámara de aire formado de esta manera se separa. El revestimiento de cámara de aire producido después se lava y se seca y se somete a un tratamiento de curado posterior. Después se ajusta la válvula en el cuello del revestimiento de la cámara de aire para formar la cámara de aire para un balón inflable.

Para la fabricación del revestimiento de la cámara de aire, los moldes formados de porcelana, plástico o metales primero se limpian para retirar todo el polvo y todo el material extraño. La superficie de todos los moldes preferiblemente se limpia sumergiendo los moldes en ácidos-álcalis y/o agua. La limpieza eficaz de los moldes también puede asegurarse usando un baño de limpieza ultrasónico. Los moldes limpios también pueden someterse a un lavado y acondicionado donde los moldes se sumergen en un baño de acondicionamiento de forma que se obtenga una humectación uniforme en el siguiente baño.

El molde lavado, limpio y acondicionado después se sumerge en un baño de coagulante, denominado primer baño de coagulante para formar una película uniforme de primer coagulante sobre el molde. El baño de coagulante comprende una solución de componentes seleccionados entre nitrato cálcico, cloruro cálcico y ácido acético junto con los agentes humectantes, agentes despumantes, agentes de división o vehículos. El cloruro cálcico y/o nitrato cálcico están presentes en una cantidad del 10 al 75% de la composición total. A la solución se le añade ácido acético para mantener el pH ácido entre 2,2 y 8,8. Los agentes humectantes en el baño de coagulante se añaden en una cantidad del 0,01 al 10% en peso de la composición total. Los agentes humectantes básicamente son agentes tensioactivos seleccionados entre tensioactivos aniónicos, no iónicos o catiónicos. Opcionalmente puede usarse alcohol como agente humectante. Los agentes de división son polvos inertes añadidos para facilitar la eliminación del producto final. La viscosidad del coagulante es baja y aumenta por la adición de un polvo inerte, permitiendo de esta manera la formación de una capa viscosa del coagulante sobre el molde. Los agentes de división, es decir, los polvos inertes se seleccionan entre polvo de talco, carbonato cálcico, óxido de magnesio, arcilla de bentonita y materiales inertes similares. Los agentes de división se añaden en una cantidad del 0,01 al 20%. Se forma una capa de coagulante uniforme sobre el molde donde se asegura la uniformidad debido a la presencia de los agentes humectantes en el baño de coagulante. El espesor de la capa depositada sobre el molde depende del espesor requerido de la película resultante necesaria para formar la cámara de aire y también de las especificaciones de la cámara de aire. Las temperaturas del primer baño de coagulante se mantienen entre 10 y 85ºC. El molde recubierto con el primer coagulante después se seca a temperatura ambiente o por insuflación de aire o por calentamiento. Los agentes despumantes también son agentes tensioactivos.

Este molde recubierto con el primer coagulante secado después se sumerge en un baño de látex de mezcla de goma natural y látex sintético.

El látex sintético se selecciona entre el grupo compuesto por látex de estireno-butadieno, látex de acrilonitrilo-butadieno, látex de policloropreno, látex de butilo y látex EPDM. El látex se compone con ingredientes de composición seleccionados entre agentes vulcanizantes; antioxidantes; activadores, agentes espesantes y/o humectantes; y opcionalmente reblandecedores y cargas.

El compuesto para la preparación de la cámara de aire objeto se prepara mezclando el látex de goma natural y el látex de goma sintética en una relación de 20:80 a 80:20 junto con otros constituyentes tales como antioxidantes, aceleradores, activadores, estabilizantes, agentes reblandecedores, cargas, ceras, colorantes, agentes para eliminar reticulados y tensioactivos no espumantes, a una temperatura de 25-35ºC.

De acuerdo con la formación de dicha capa de látex sobre el molde, el molde con la capa de látex se seca en una cámara abierta o cerrada. El secado en cámaras abiertas se realiza dejando el molde en la cámara abierta mientras que el secado en cámaras cerradas comprende la insuflación de aire o calor. El secado en cámaras cerradas evita la deposición de cualquier material extraño sobre la capa de látex del molde.

El molde se sumerge en el baño de látex durante un período de tiempo suficiente para proporcionar el espesor requerido de la película. El espesor de la película depositada depende directamente del espesor deseado del producto final.

El molde seco después se limpia por lavado en agua caliente. Las películas sobre el molde se sumergen en agua caliente para retirar el exceso de ingredientes de composición presentes en la superficie. Por medio del proceso de lavado, los agentes químicos sobrantes pasan al agua caliente.

Las superficies lavadas del molde después se secan en una estufa de secado que funciona a una temperatura de 40-110ºC. En la estufa de secado el agua presente se evapora completamente de la superficie del molde.

El molde posteriormente se pasa a la etapa de vulcanización en una estufa donde la temperatura está en el intervalo de 100-140ºC. El aire caliente está presente sin que esté presente el medio inerte. En esta etapa se evaporan completamente los agentes químicos de la superficie de la película sobre el molde.

El molde después se enfría a temperatura ambiente, preferiblemente al aire o usando un flujo de agua.

Después se separa la película formada sobre el molde. La separación se realiza de forma manual o mecánica y después esta película/revestimiento de cámara de aire se lava en agua a temperatura ambiente para retirar cualquier material extraño que pueda estar presente en la película/revestimiento de cámara de aire formado de esta manera.

La película separada y lavada posteriormente se somete a un curado posterior a la separación por medio de volteadores y cámaras de aire caliente. El curado posterior se realiza a una temperatura de 60-90ºC durante 8-12 horas en una sala de aire caliente.

La película formada de esta manera es el cuerpo sin costuras de una cámara de aire que se convierte en una cámara de aire por medio de la inserción de una o más válvulas en el extremo de la cámara de aire. De esta manera, se forma una cámara de aire con las propiedades requeridas de retención de aire y elasticidad.

La presente invención puede entenderse mejor haciendo referencia a los dibujos adjuntos. Sin embargo, no debe considerarse que estos dibujos restrinjan el alcance de la invención.

El gráfico 1 representa los resultados de regresión de la cámara de aire disponible convencionalmente.

El gráfico 2 representa los resultados de regresión de la cámara inflable de la presente invención.

Un estudio comparativo entre las cámaras de aire existentes y la cámara de aire de la presente invención muestra la clara distinción entre las diversas propiedades de las dos cámaras de aire.

\newpage

Propiedades	Cámara de aire de la	Cámara de aire
	presente invención	convencional
Pendiente	0,0045 cm/seg	0,0105 cm/seg
Diámetro de capilar	0,1 cm	0,1 cm
Área de sección transversal de capilar	\pi(0,1 cm/2)^{2}=7,854x10^{-3} cm^{2}	\pi 7,854x10^{-3} cm^{2}

Se ha realizado un ensayo usando la cámara de aire convencional y la cámara de aire de la presente invención que tiene los mismos parámetros, para calcular los resultados de regresión tanto de las cámaras de aire disponibles convencionalmente como de las cámaras de aire de la presente invención, que se muestran a continuación

Cámara de aire convencional	Cámara de aire de la presente invención
Tiempo	Observación	Regresión	Observación	Regresión
transcurrido	mm	mm	mm	mm
0	0,0	44,8	4,0	-33,6
10	22,0	18,2	15,0	-6,6
20	81,0	81,2	30,0	20,5
30	143,0	144,2	46,0	47,5
40	209,0	207,2	75,0	74,5
50	271,0	270,2	101,1	101,6
60	332,0	333,2	130,0	128,8

Los resultados de regresión de las dos cámaras de aire se representan por los gráficos 1 y 2 respectivamente.

Los datos de los experimentos realizados han demostrado que la permeabilidad al aire en el caso de la cámara de aire de la presente invención es de 3,62E-08 en comparación con las cámaras de aire disponibles convencionalmente, que tienen una permeabilidad al aire de 8,44E-08.

La presente invención puede entenderse explícita y claramente por los siguientes ejemplos:

Ejemplo 1

Un revestimiento de cámara de aire para balones inflables que tiene características de baja permeabilidad al aire y alta elasticidad que comprende una capa de mezcla de látex de goma natural y látex sintético que tiene un espesor de 1,2 mm.

No debe considerarse que la presente invención como se describe en este documento limita el amplio alcance de la invención.

Claims (7)

1. Un revestimiento de cámara de aire para balones inflables, caracterizado porque dicho revestimiento de cámara de aire comprende al menos una capa de mezcla de látex sintético y látex de goma natural mezclados en una relación en el intervalo de 80:20 a 20:80 en peso, compuesto con agentes antioxidantes, activadores, aceleradores, espesantes, humectantes y estabilizantes para formar un revestimiento de cámara de aire de baja permeabilidad al aire y alta elasticidad, donde el espesor total de la capa laminada compuesta está en el intervalo de 0,25 mm a 3,0 mm.

2. El revestimiento de cámara de aire para balones inflables de acuerdo con la reivindicación 1, donde dicho látex de goma natural y látex sintético se componen con:

antioxidante en el intervalo de 0,01 a 3 PHR;

aceleradores en el intervalo de 1 a 3 PHR;

activadores en el intervalo de 0,01 a 5 PHR;

agentes espesantes y humectantes en el intervalo de 0,5-1 PHR;

estabilizantes en el intervalo de 0,1-2 PHR;

y opcionalmente:

reblandecedores en el intervalo de 1-2 PHR; y

cargas en el intervalo de 5-20 PHR.

3. El revestimiento de cámara de aire para balones inflables de acuerdo con la reivindicación 1, donde dichos aceleradores se seleccionan entre ditiocarbamato, butil namato, guanidina, aceleradores Mercapto o Thiuram y mezclas de los mismos.

4. El revestimiento de cámara de aire para balones inflables de acuerdo con la reivindicación 1, donde dichos antioxidantes son de tipo no decolorante o de tipo ligeramente decolorante.

5. El revestimiento de cámara de aire para balones inflables de acuerdo con la reivindicación 1, donde dichos reblandecedores se seleccionan entre parafina aniónica o cera de parafina y dichos activadores se seleccionan entre ácido esteárico, óxido de cinc, cinc activado o mezclas de los mismos.

6. El revestimiento de cámara de aire de acuerdo con la reivindicación 1, donde dichas cargas se seleccionan entre arcilla china, polvo de mica, negro de humo, óxido de titanio o mezclas de los mismos.

7. Un proceso para la fabricación de un revestimiento de cámara de aire para balones inflables como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1-6 usando un molde inerte, caracterizado porque dicho proceso comprende las etapas de:

a)

limpiar el molde;

b)

sumergir dicho molde limpio en un primer baño de coagulante a una temperatura en el intervalo de 10 a 85ºC para obtener un molde recubierto con un primer coagulante;

c)

secar dicho molde recubierto con el primer coagulante a una temperatura en el intervalo de 20 a 70ºC;

d)

sumergir dicho molde recubierto coagulado seco en una mezcla de látex sintético y látex de goma natural en una relación en el intervalo de 80:20 a 20:80, compuesta con ingredientes de composición que tienen en el intervalo del 50 al 80% en peso de solución acuosa, durante un período en el intervalo de 1 a 4 minutos dependiendo del espesor requerido, a una temperatura en el intervalo de 20 a 45ºC para obtener una capa de mezcla de látex de goma natural y látex sintético sobre dicho molde;

e)

secar dicho molde que tiene una capa de dicha mezcla de látex de goma natural y látex sintético;

j)

lavar dicho molde que tiene una capa de mezcla de látex de goma natural y látex sintético compuesta en agua caliente durante 8-10 minutos para eliminar los ingredientes compuestos de la superficie y secar dicho molde en una estufa a una temperatura en el intervalo de 40-110ºC;

k)

vulcanizar dicho molde lavado en una estufa que hace que dicho molde tenga una capa mezclada de látex de goma natural y látex sintético a una temperatura del intervalo de 100-140ºC en aire caliente y calentar en una estufa de secado durante 25-45 minutos a una temperatura en el intervalo de 70 a 90ºC;

l)

enfriar dicho molde resultante;

m)

separar dicha capa de mezcla de látex de goma natural y látex sintético del molde resultante para obtener un revestimiento para una cámara de aire para un balón inflable; y

n)

lavar dicho revestimiento separado con agua para eliminar cualquier material extraño, secar el revestimiento lavado en una sala con aire caliente y curar posteriormente dicho revestimiento lavado a 60-90ºC durante un período de 8 a 12 horas.