ES2348617T3

ES2348617T3 - Procedimiento de moldeo por enrasamiento.

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Publication number: ES2348617T3
Application number: ES04711214T
Authority: ES
Inventors: Tony M. Pearce
Original assignee: EdiZone
Current assignee: EdiZone
Priority date: 2004-02-13
Filing date: 2004-02-13
Publication date: 2010-12-09
Anticipated expiration: 2024-02-13
Also published as: WO2005087847A1; PT1720935E; JP2007521156A; DK1720935T3; NO337474B1; EP1720935B1; EP1720935A4; EP1720935A1; CA2531244A1; NO20064115L; ATE473254T1; CY1111214T1; DE602004028052D1; SI1720935T1

Abstract

Un procedimiento de moldeo por enrasamiento, para fabricar artículos (300) de acolchamiento de gel elastómero gelatinoso, comprendiendo el procedimiento las etapas de: obtener un molde (100) de enrasamiento, teniendo el molde de enrasamiento un cuerpo rígido, siendo el molde de enrasamiento un molde de cara abierta, teniendo el molde de enrasamiento una configuración estructural en dicho cuerpo rígido en la que se puede conformar un gel para que adopte una estructura geométrica deseada, incluyendo dicha configuración estructural ranuras (101, A111) en el citado cuerpo rígido, que acceden a un cabezal (200) de inyección, teniendo dicho cabezal (200, 220) de inyección una pluralidad de canales (202, 221, 222) de distribución en el mismo, a través de los cuales puede fluir material termoplástico, terminando dichos canales de distribución en puertos (211, 223, 224) de salida a través de los cuales el material termoplástico puede salir de dicho cabezal de inyección y entrar en el citado molde de enrasamiento, acceder a una fuente de bombeo, utilizar dicha fuente de bombeo para presurizar el material termoplástico y forzarlo en el citado cabezal de inyección, a través de dichos canales de distribución de dicho cabezal de inyección, hacia fuera de los citados puertos de salida de dicho cabezal de inyección, hacia el citado molde de enrasamiento, a través de las citadas ranuras de dicho molde de enrasamiento y hacia fuera de dicho molde de enrasamiento, y recibir un elemento de acolchamiento moldeado por medio de dicho molde de enrasamiento.

Description

ANTECEDENTES

La presente divulgación se refiere a procesos de fabricación que utilizan moldes de cara abierta que son útiles en la fabricación de materiales moldeables, tal como materiales termoplásticos, y son particularmente útiles en la fabricación de artículos elastoméricos, incluyendo artículos que comprenden gel elastomérico. Los procedimientos y las estructuras son especialmente útiles en el moldeo de cara abierta de materiales que son de alta viscosidad o que en su caso tienen dificultad para fluir en las cavidades de un molde de cara abierta.

El documento US 6.413.458 divulga un procedimiento para la fabricación de un artículo de elastómero gelatinoso que comprende una serie de etapas. Las etapas incluyen seleccionar un plastificante, seleccionar un copolímero tribloque de configuración general A-B-A, mezclar el plastificante y el copolímero tribloque tal como mediante mezcla por fusión o utilizando un husillo de mezcla con el fin de producir un elastómero gelatinoso, permitir que el elastómero gelatinoso se enfríe, seleccionar un dispositivo de conformación tal como una matriz o molde, fundir el elastómero gelatinoso, y forzar el elastómero gelatinoso en el dispositivo de conformación, con el fin de formar una pieza de elastómero gelatinoso.

SUMARIO

Se divulgan procedimientos de moldeo por enrasamiento.

La presente invención proporciona un procedimiento de moldeo por enrasamiento para la fabricación de gel elastómero gelatinoso de acolchado de artículos, comprendiendo el procedimiento las etapas de: obtener un molde de enrasamiento, teniendo el molde de enrasamiento un cuerpo rígido, siendo el molde de enrasamiento un molde de cara abierta, teniendo el molde de enrasamiento una configuración estructural en dicho cuerpo rígido en la que el gel puede ser conformado para que adopte una estructura geométrica deseada, incluyendo dicha configuración estructural ranuras en el citado cuerpo rígido; obtener acceso a un cabezal de inyección, teniendo dicho cabezal de inyección una pluralidad de canales de distribución en el mismo a través de los cuales puede fluir material termoplástico, terminando dichos canales de distribución en puertos de salida a través de los cuales el material termoplástico puede salir del citado cabezal de inyección y entrar en el citado molde de enrasamiento; acceder a una fuente de bombeo, utilizando dicha fuente de bombeo para presurizar el material termoplástico y forzarlo en el citado cabezal de inyección, a través de dichos canales de distribución de dicho cabezal de inyección, hacia fuera de los citados puertos de salida de dicho cabezal de inyección, hacia el citado molde de enrasamiento, a través de las citadas ranuras de dicho molde de enrasamiento y hacia fuera de dicho molde de enrasamiento, y recibir un elemento de acolchamiento moldeado mediante el citado molde de enrasamiento.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Las Figuras 1 y 1A representan un ejemplo de molde de enrasamiento;

las Figuras 2, 2A y 2B representan otras vistas de un ejemplo de molde de enrasamiento;

la Figura 3 representa un ejemplo de un componente de colchón de gel realizado mediante un procedimiento de moldeo por enrasamiento.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

La Figura 1 representa la cara superior de un molde 100 de cara abierta, en este caso un molde de cara abierta para un cubrecolchones. El molde 100 es un componente de una realización. El molde 100 de cara abierta está además caracterizado por comprender un panal 104. El panal 104 está formado por ranuras 101 (perpendiculares o formando otros ángulos) que se entrecruzan unas con otras desde carriles 102 laterales que circundan el perímetro 105 del panal 104. Las ranuras 101 están distanciadas de modo que núcleos 103 de moldeo cuadrados [(o configurados de otra forma)] están distribuidos a través del panal 104. El molde 100 puede ser creado en una diversidad de tamaños para colchones de cualquier tamaño deseado. Cuando el colchón tiene un borde perimetral de espuma (no representado) de aproximadamente 15 cm, el panal 104 de gel podría tener una longitud de alrededor de 170 cm y una anchura de alrededor de 120 cm. En esta realización, las ranuras 101 tienen una profundidad de alrededor de 7 cm y los núcleos 103 de moldeo tienen normalmente una altura de 7 cm.

En una realización, el molde 100 está fabricado con una placa A110 metálica según se ha representado en la Figura 1A. Las ranuras A111 pueden ser fabricadas en el molde 100 mediante mecanización con una cuchilla de sierra circular (u otra herramienta de corte) de aproximadamente el 80% a través del espesor de una placa A110 metálica para formar los núcleos A113 de moldeo. En otras realizaciones, el molde 100 puede estar fabricado con un polímero no deformable tal como plástico ..., con madera, cerámica u otro material que no experimente deformación a la temperatura de inyección. Después de que las ranuras A111 han sido mecanizadas, el perímetro A115 se desbasta, en el 80% o hasta el 100% de profundidad. Se taladran orificios A116 para pernos en la placa A110 metálica.

Haciendo de nuevo referencia a la Figura 1, el molde 100 puede ser empernado o fijado de otro modo en cuatro carriles 102 laterales. Los carriles 102 laterales pueden estar hechos de diversos materiales incluyendo materiales metálicos y no metálicos. Se puede utilizar aluminio en una realización para un calentamiento y un enfriamiento rápidos. En otra realización, el acero puede servir como un material apropiado para los carriles laterales. Todavía en otra realización, se podrían utilizar materiales no metálicos.

Según se muestra en la Figura 1, el panal 104 presenta un patrón para las ranuras

101. Como ejemplo, las ranuras 101 forman un ángulo de 45 grados con el perímetro 105 del molde 100. En esta configuración en “x”, el material termoplástico (no representado) que se introduce en el molde con una trayectoria de circulación según la dirección “ascendente” de la Figura 1, puede fluir fácilmente alrededor de los núcleos 103 de moldeo. En una realización alternativa, las ranuras 101 forman un ángulo de 90 grados con el perímetro 105 para formar una configuración en “+”. Un panal 104 de gel con configuración en “x” da como resultado que el material inyectado se encuentre en una esquina 106 en vez de en un centro 107 de un núcleo 103 de moldeo, y que continúe después el flujo alrededor de un núcleo adyacente. Por el contrario, la experiencia de los inventores en cuanto a la configuración en “+” ha dado como resultado que el material se encuentre en un centro 107 de un núcleo de moldeo. Cuando el material fundido rellena el panal 104 de esa manera, se podrían introducir líneas de trenzado en la pieza moldeada, que pueden debilitar la pieza.

Otro componente de las realizaciones ha sido representado en la Figura 2. La Figura 2 muestra una vista en sección transversal del cabezal 200 de inyección. El cabezal 200 de inyección comprende una cara 210 superior y una cara 204 inferior. En la cara 210 superior, una entrada 201 abre en una red de canales 202 de distribución. El material fundido (no representado) entra en la entrada 201 y fluye a través de los canales 202 de distribución hasta que el material sale por las salidas 211 de la cara 204 inferior, y hacia la ranura 203. El canal de distribución empieza en la entrada 201 como un solo canal, y se divide en dos canales simétricamente.

Los canales 202 de distribución pueden dividirse de nuevo y de nuevo, hasta que existan varios canales. Cuanto más frecuentemente se dividan los canales, más salidas 211 aparecerán en la ranura 203. La ventaja de incrementar el número de salidas reside en que permite una distribución más uniforme del material fundido en la ranura. Según se ha representado en la Figura 2, los canales de distribución, en una realización, se dividen con frecuencia uniforme y con distribución uniforme de las salidas.

En otra realización, representada en la Figura 2B, los canales de distribución no se dividen con frecuencia uniforme ni con uniformidad en la distribución de salidas. En esta realización, el material fundido fluye a través del cabezal 220 de distribución más fácilmente hasta el canal 221 de distribución y menos fácilmente hasta el canal 222 de distribución. Cuando el cabezal 200 de inyección está configurado de esta manera, se puede aplicar una distribución no uniforme de material fundido a un molde adecuado que tenga una necesidad no uniforme de material inyectado. Un experto en la materia puede apreciar que un lado de un molde con mayores demandas de material podría ser alimentado mediante las salidas 223 procedentes del canal 221 de distribución, y un lado de un molde con demandas más bajas de volumen de material puede ser alimentado mediante las salidas 224 procedentes del canal 222 de distribución. A título de ejemplo, si el producto que ha de ser moldeado es más espeso en el centro y más delgado a lo largo de los bordes, se desea un flujo de material mayor en el centro que a lo largo de los bordes. Agujeros de salida más grandes y/o mayor número de agujeros de salida en un área particular del cabezal, facilitarían un mayor flujo en esa área del cabezal. Los expertos en la técnica de los moldes de extrusión apreciarán cómo controlar el flujo en el cabezal. Óptimamente, el cabezal debe estar construido de modo que no existan puntos muertos cuando el flujo se detiene y el material se acumula. Es importante tener un flujo continuo de material fundido de modo que cuando el cabezal se calienta, no exista ningún material que no se mueva y se degrade con el tiempo.

Haciendo referencia a la Figura 2A, en la que se ha representado un cabezal 200 de distribución según una vista lateral en sección transversal, se han mostrado canales 202 de distribución a modo de tubos 207 en sección transversal. Elementos de calentamiento y/o canales 205 de refrigeración, están distribuidos a través del cabezal 200 de distribución, para calentar o mantener la temperatura del material fundido según pasa a través de los canales 202 de distribución. Los elementos de calentamiento pueden consistir en cartuchos fijados en el cabezal de distribución, o pueden ser también tubos de circulación a través de los cuales pueda pasar un fluido caliente. Los canales de refrigeración son tubos de circulación a través de los cuales puede pasar un fluido refrigerado. En otras realizaciones, el cabezal de distribución puede ser simplificado de modo que el material fundido sea bombeado hacia un único depósito caliente del interior del cabezal, y salga por los agujeros taladrados a lo largo de la longitud del depósito.

En otro aspecto de las realizaciones, el cabezal 200 de distribución actúa como enrasador. Un enrasador nivela una superficie. Estas superficies pueden ser horizontales

o verticales, o formar cualquier otro ángulo, y pueden ser planas o tener contorno.

Etapas de procedimiento

También se describe un procedimiento para moldear piezas termoendurecibles o piezas termoplásticas o piezas de elastómero gelatinoso. La primera etapa del procedimiento requiere una fuente de bombeo (típicamente una extrusora) para empujar un material fluido (típicamente, líquido susceptible de termoendurecimiento, o más típicamente termoplástico fundido) hacia el cabezal de distribución de flujo. El material fluido sale del cabezal de distribución de flujo por múltiples puertos hacia un molde de cara abierta. El cabezal de distribución de fluido y el molde de cara abierta deben estar relativamente a ras cada uno con el otro. El cabezal de distribución de flujo y el molde de cara abierta se hacen pasar cada uno en relación con el otro según se distribuye el material fluido en el molde. Puesto que los dos componentes se mueven en relación de proximidad cercana, el cabezal sirve como enrasador. El cabezal enrasa el material fundido desde la parte superior del molde dejando la mayor parte del material únicamente en las cavidades del molde.

En un aspecto de los procedimientos y estructuras, se puede ajustar la distancia entre el cabezal de distribución de flujo y el molde de cara abierta. Con distancias mayores entre el cabezal y el molde, un exceso de material fluido incrementa el espesor de la capa que se pretende que sea parte permanente del producto moldeado. Del mismo modo, cuando se establecen distancias más pequeñas entre el cabezal y el molde, la cantidad de material fundido disminuye y la capa se adelgaza sobre el producto moldeado. Una ventaja de los procedimientos y estructuras cuando el cabezal y el molde están en relación de proximidad cercana, permite una presión adicional del material fundido en las cavidades del molde, rellenando por completo el molde y fortaleciendo las zonas interfaciales de las líneas de trenzado. La presión impulsa incluso materiales de alta viscosidad o de baja fluencia en las cavidades del molde. Además, el número y el grado de líneas de trenzado son un problema menor en los procedimientos y estructuras debido a que en el proceso de enrasamiento, el material fundido se mezcla mejor.

En una realización, el molde 100 se mueve por debajo del cabezal 200 en relación de proximidad cercana. Simultáneamente, se bombea material fundido hacia el cabezal 200 por la entrada 201, y pasa a través de los canales 202 de distribución de flujo. Tanto el material fundido como el cabezal 200 han sido calentados por medio de calentadores 205 de cartucho. El material fundido sale del cabezal 200, también mencionado como cabezal de enrasamiento, por las salidas 211 hacia la ranura 203. El material fundido en la ranura 203 fluye así hacia las ranuras 101 del molde 100 de una manera uniforme. Según se mueve el molde 100 de colchón por debajo del cabezal 200, el gel fundido rellena las ranuras 101 y el frente del flujo va rellenando las ranuras 101 progresivamente. La proximidad de la cara 204 inferior del cabezal 200 con el molde 100, puede ser minimizada tanto como sea posible dadas las restricciones de las tolerancias de mecanización, con el fin de minimizar la capa exterior que se forma sobre la parte superior del molde 100. La capa exterior puede ser enrasada antes de que el gel se enfríe y re-solidifique. Alternativamente, si se desea una capa externa que forme parte del producto acabado, la proximidad del cabezal 200 al molde 100 debe ser aproximadamente el espesor de la capa externa deseada.

Tras el proceso de una aplicación, el molde deberá ser enfriado, típicamente con agua. Del mismo modo, la pieza fundida en el molde se enfría y se extrae agarrándola y tirando de ella hasta que la pieza se separe del molde 100. En el caso de materiales termoplásticos más rígidos, el molde 100 puede ser transferido a una estación que disponga de pernos eyectores que impulsen la pieza hacia fuera del molde 100.

Todavía según otro aspecto de los procedimientos y estructuras, resulta deseable fijar un tejido u otro material de base a un lado de la estructura de gel. Esto se realiza mecanizando un molde apropiado. El molde se prepara de manera similar al molde descrito con anterioridad, realizando cortes de un extremo a otro de una pieza de metal (las ranuras en forma de I), en vez de cortar el 80% descrito con anterioridad. Se coloca un tejido entre el molde y la plataforma sobre la que está colocado el molde durante el proceso de moldeo. De ese modo, el termoplástico fundido, o el líquido de formación de enlace cruzado, o etc., va desde el cabezal completamente a través del molde y se detiene en el tejido. El material moldeado se estanquiza por sí mismo con el tejido y se mantiene estanquizado una vez que el material ha solidificado. En este caso, la pieza debe ser desmoldeada desde el lado del tejido. El diseño de la pieza moldeada debe ser tal que el molde permanezca intacto mientras se mecaniza a través del 100% del espesor.

Con referencia a la Figura 3, la cual muestra una vista superior de un colchón de gel con forma de viga en I, fabricado mediante el procedimiento descrito de los procedimientos y estructuras, el colchón 300 de gel está formado por miembros 301 de gel en forma de viga en I. El molde permanece intacto según son mecanizadas las conformaciones 301 de viga en I por separado. En otras situaciones de moldeo, la fijación del tejido o de otro material de base de cualquier tipo puede ser llevada a cabo mediante extensión del material bajo el molde con anterioridad al envío del molde bajo el cabezal de fluencia.

En otra realización, el tejido, que es permeable al material fluido, puede ser colocado en la parte superior del molde. Tal tejido puede ser no-tejido, malla, o tejidos de apantallamiento. Cuando el material fluido se coloca en la parte superior del molde con un tejido permeable, entonces el material puede fluir desde el cabezal a través del tejido. La pieza resultante se enfría o solidifica de otro modo, y se extrae del molde con el tejido intacto. Por lo general, el tejido tendrá material recubriéndolo. Este procedimiento permite que el tejido sea moldeado sobre la pieza durante el proceso sin tener las restricciones sobre la configuración de molde en que se incurre al mecanizar el 100% a través de la pieza.

Todavía según otro aspecto de los procedimientos y estructuras, se describe una operación de moldeo en continuo. Se pueden moldear piezas termoplásticas de manera continua de acuerdo con los procedimientos y estructuras. Las piezas pueden ser arrolladas o cortadas a intervalos. En una realización, el borde delantero y el borde trasero de cada molde discreto, están abiertos de tal manera que el borde trasero del primer molde se empareja de forma física con el borde delantero del segundo molde. A su vez, el borde trasero del segundo molde se empareja de forma física con el borde delantero del tercer molde. Esta compatibilidad lineal puede continuar hasta que se alcance el último molde, y el producto o cadena de productos termina en el borde trasero del último molde de la serie o, alternativamente, el borde delantero del primer molde se empareja con el borde trasero del último molde lineal.

En otra realización de los procedimientos y estructuras, se describe una segunda operación de moldeo en continuo. En esta operación, se generan piezas continuas mediante moldes situados en un bucle continuo. Los moldes podrían ser descritos como desplazándose alrededor del bucle a modo de huellas de un vehículo arrastrado tal como un tanque. Los moldes con esta configuración estarán extremo con extremo y planos unos con otros durante las fases superior e inferior de la secuencia de bucle, y se podrán separar algo cuando van alrededor de una curva del bucle desde la parte superior a la inferior, y después desde la parte inferior a la superior.

Todavía según otra realización de los procedimientos y estructuras, se describe una tercera operación de moldeo en continuo y que es particularmente útil para termoplásticos flexibles. En este modo operativo, el molde se ha hecho con forma cilíndrica, con un molde de cara abierta que está sobre la superficie externa del cilindro y un cabezal de enrasamiento razonablemente a ras con la superficie externa. En algunos casos, la cara inferior del cabezal de enrasamiento puede necesitar ser más curva que plana, para facilitar las distancias relativas apropiadas entre el cabezal de enrasamiento y la cara del molde. Pero para muchas aplicaciones de este modo, una cara inferior planar será suficiente. Según gira el cilindro, el cabezal de enrasamiento se mantiene estacionario.

En muchas de las realizaciones descritas, el cabezal de enrasamiento, mencionado también como cabezal de distribución, puede mantenerse estacionario y hacer que el molde se mueva en relación con el cabezal. En otras realizaciones, el cabezal de enrasamiento se mantiene estacionario mientras el molde se mueve.

Según otro aspecto más de los procedimientos y estructuras, los moldes pueden ser pre-calentados con anterioridad a que se fusionen con materiales termoplásticos fundidos.

Materiales o Formulaciones de Materiales

El material que va a ser moldeado puede ser cualquier material que sea fluido durante el moldeo y que pueda ser solidificado en el interior de las cavidades del molde. Esto incluye los termoplásticos, resinas, resinas termoendurecibles, cementos, emplastos, sin limitación a estas categorías. Esto es útil para materiales elastómeros gelatinosos termoplásticos.

a. Componente Elastómero

Las composiciones de materiales para su uso en los procedimientos y estructuras, pueden ser compuestos elastoméricos gelatinosos termoplásticos de bajo durómetro (según se define más adelante) y compuestos visco-elastoméricos que incluyan un componente de polímero de origen, un componente de polímero de bloque elastomérico y un componente plastificante.

El componente elastómero del material de gel puede incluir un polímero tribloque de configuración general A-B-A, en la que A representa un polímero deseado tal como un polímero de monoalquenilareno, incluyendo aunque sin limitación poliestireno y poliestireno funcionalizado, y B es un polímero elastomérico tal como polietileno, polibutileno, poli(etileno/butileno), poli(isopreno) hidrogenado, poli(butadieno) hidrogenado, poli(isopreno

+ butadieno) hidrogenado, poli(etileno/propileno) o poli(etileno/butileno + etileno/propileno) hidrogenado, u otros. Los componentes A del material enlazan entre sí para proporcionar resistencia, mientras que los componentes B proporcionan elasticidad. Los polímeros de mayor peso molecular se logran combinando muchos de los componentes A en las porciones A de cada estructura A-B-A, y combinando muchos de los componentes B en la porción B de la estructura A-B-A, junto con las interconexión de las moléculas A-B-A en grandes redes de polímero.

Un ejemplo de elastómero para realizar el material de gel del ejemplo, es un compuesto de elastómero de muy alto a ultra alto peso molecular y aceite, que tiene una Viscosidad Brookfield (mencionada en lo que sigue como “viscosidad de solución”) extremadamente alta. La viscosidad de solución es indicativa en general del peso molecular. La “viscosidad de solución” se define como la viscosidad de un sólido cuando se disuelve en tolueno a 25-30 ºC, medida en centipoises (cps). El “peso molecular muy alto” se define en la presente memoria en referencia a elastómeros que tienen una viscosidad de solución, 20 por ciento en peso de sólidos en 80 por ciento en peso de tolueno, estando basados los porcentajes en peso sobre el peso total de la solución, desde por encima de aproximadamente 20.000 cps hasta aproximadamente 50.000 cps. Un “elastómero de ultra alto peso molecular” se define en la presente memoria como un elastómero que tiene una viscosidad de solución, 20 por ciento en peso de sólidos en 80 por ciento en peso de tolueno, mayor de aproximadamente 50.000 cps. Los elastómeros de ultra alto peso molecular tienen una viscosidad de solución, 10 por ciento en peso de sólidos en 90 por ciento en peso de tolueno, estando los porcentajes en peso basados en el peso total de la solución, de aproximadamente 800 a aproximadamente 30.000 cps y mayor. Las viscosidades de solución, en 80 por ciento en peso de tolueno, de los copolímeros de bloque A-B-A útiles en el componente elastómero del ejemplo de material de acolchado de gel, son sustancialmente mayores de 30.000 cps. Las viscosidades de solución, en 90 por ciento en peso de tolueno, del ejemplo de elastómeros A-B-A útiles en el componente elastómero del ejemplo de gel, están comprendidas en la gama de aproximadamente 2.000 cps a aproximadamente 20.000 cps. Así, el ejemplo de componente elastómero del ejemplo de material de gel tiene un peso molecular desde muy alto a ultra alto.

La solicitante ha descubierto que, tras sobrepasar una cierta gama de peso molecular óptimo, algunos elastómeros presentan una resistencia a la tracción más baja que materiales similares con copolímeros de peso molecular óptimo. Así, incrementando simplemente el peso molecular del elastómero no siempre se obtiene como resultado una resistencia a la tracción incrementada.

La porción B elastomérica del ejemplo de polímeros A-B-A tiene una afinidad excepcional respecto a la mayor parte de los plastificantes, incluyendo aunque sin limitación diversos tipos de aceites, resinas, y otros. Cuando la red de moléculas A-B-A se desnaturaliza, los plastificantes que tienen una afinidad por el bloque B pueden asociarse fácilmente con los bloques B. Tras la re-naturalización de la red de moléculas A-B-A, el plastificante se mantiene altamente asociado a las porciones B, reduciendo o incluso eliminando el sangrado de plastificante del material en comparación con materiales similares de la técnica anterior, incluso a relaciones de aceite : elastómero muy altas. La razón de este comportamiento puede consistir en cualquiera de las teorías de plastificación explicadas en lo que antecede (por ejemplo, teoría de lubricidad, teoría de gel, teoría mecanicista, y teoría de volumen libre).

El elastómero utilizado en el medio de gel de acolchamiento del ejemplo, es con preferencia un poliestireno-poli(isopreno + butadieno)-poliestireno hidrogenado de ultra alto peso molecular, tal como los vendidos bajo las marcas SEPTON 4045, SEPTON 4055 y SEPTON 4077 por Kuraray, un poliestireno-poliisoprenopoliestireno hidrogenado de ultra alto peso molecular tal como los elastómeros fabricados por Kuraray y vendidos como SEPTON 2005 y SEPTON 2006, o un poliestireno-polibutadieno poliestireno hidrogenado de ultra alto peso molecular, tal como el vendido como SEPTON 8006 por Kuraray. Los elastómeros de poliestireno-poli(isopreno + butadieno)-poliestireno hidrogenado de alto a muy alto peso molecular, tal como el vendido bajo la marca SEPTON 4033 por Kuraray, son también útiles en algunas formulaciones del material de gel del ejemplo debido a que los mismos son más fáciles de procesar que los elastómeros del ejemplo de ultra alto peso molecular debido a su efecto sobre la viscosidad en fundido del material.

A continuación de la hidrogenación de los bloques intermedios de cada uno de los SEPTON 4033, SEPTON 4045, SEPTON 4055, y SEPTON 4077, se mantiene menos de aproximadamente un cinco por ciento de los dobles enlaces. Así, se eliminan sustancialmente todos los dobles enlaces del bloque intermedio por hidrogenación.

El mejor ejemplo de elastómero de la solicitante para su uso en el ejemplo de gel, es el SEPTON 4055 u otro material que tenga características físicas y químicas similares. El SEPTON 4055 tiene el peso molecular óptimo (aproximadamente 300.000, se determinó mediante prueba de cromatografía de permeación de gel de la solicitante). El SEPTON 4077 tiene un peso molecular algo más alto, y el SEPTON 4045 tiene un peso molecular algo más bajo que el SEPTON 4055. Los materiales que incluyen SEPTON 4045 o bien SEPTON 4077 como copolímero de bloque primario, tienen típicamente una resistencia a la tracción más baja que los materiales similares fabricados con SEPTON 4055.

Kuraray Co., Ltd. de Tokio, Japón, ha constatado que la viscosidad de solución del SEPTON 4055, el mejor ejemplo de copolímero tribloque A-B-A para su uso en el ejemplo de material de gel, 10% de sólidos en 90% de tolueno a 25 ºC, es de aproximadamente

5.800 cps. Kuraray también ha dicho que la viscosidad de solución del SEPTON 4055, 5% de sólidos en 95% de tolueno a 25 ºC, es de aproximadamente 90 cps. Aunque Kuraray no ha proporcionado ninguna viscosidad de solución, 20% de sólidos en 80% de tolueno a 25 ºC, una extrapolación de los dos puntos de datos dados muestra que tal viscosidad de solución podría ser de aproximadamente 400.000 cps. La solicitante hace una lectura de la técnica anterior como una enseñanza consecuentemente fuera de esas altas viscosidades de solución.

La solicitante ha confirmado los datos de Kuraray realizando en un laboratorio independiente, SGS U.S. Testing Company Inc., de Fairfield, N.Y., una prueba de la viscosidad de solución del SEPTON 4055. Cuando SGS intentó disolver un 20% de sólidos en un 80% de tolueno a 25 ºC, el material resultante no se parecía a una solución. Por lo tanto, SGS determinó la viscosidad de solución del SEPTON 4055 utilizando un 10% de sólidos en un 90% de tolueno a 25 ºC, lo que dio como resultado una solución de 3.040 cps.

Otros materiales con características físicas y químicas similares a las del SEPTON 4055 incluyen otros copolímeros tribloque A-B-A que tienen un polímero de bloque intermedio hidrogenado que está formado por al menos alrededor de un 30% de monómeros de isopreno y al menos alrededor de un 30% de monómeros de butadieno, estando los porcentajes basados en el número total de monómeros que forman el polímero de bloque intermedio. De forma similar, otros copolímeros tribloque A-B-A que tienen un polímero de bloque intermedio hidrogenado que está formado por al menos alrededor de un 30% de monómeros de etileno/propileno y al menos alrededor de un 30% de monómeros de etileno/butileno, estando los porcentajes basados en el número total de monómeros que forman el polímero de bloque intermedio, son materiales con características físicas y químicas similares a las del SEPTON 4055.

Mezclas de elastómeros de copolímero de bloque son también útiles como componente elastómero de algunas de las formulaciones del ejemplo de medio de gel de acolchamiento. En tales mezclas, cada tipo de copolímero de bloque aporta propiedades diferentes al material. Por ejemplo, los elastómeros de copolímero tribloque de alta resistencia son deseables para mejorar la resistencia a la tracción y la durabilidad de un material. Sin embargo, algunos copolímeros tribloque de alta resistencia son muy difíciles de procesar con algunos plastificantes. Así, en tal caso, resultan deseables los elastómeros de copolímero de bloque que mejoran la procesabilidad de los materiales.

En particular, el proceso de mezclar el SEPTON 4055 con plastificantes puede ser mejorado mediante una viscosidad en fundido más baja, utilizando una pequeña cantidad de elastómero más fluido tal como el SEPTON 8006, SEPTON 2005, SEPTON 2006, o SEPTON 4033, por nombrar unos pocos, sin que cambien significativamente las características físicas del material.

En un segundo ejemplo de la utilidad de las mezclas elastómeras de copolímero de bloque en los materiales de gel del ejemplo, muchos copolímeros de bloque no son buenos compatibilizadores. Otros copolímeros de bloque forman fácilmente mezclas compatibles, pero tienen otras propiedades indeseadas. Así, resulta deseable el uso de una pequeña cantidad de elastómeros que mejoren la uniformidad con la que se mezcla un material. El KRATON.RTM. G1701, fabricado por Shell Chemical Company de Houston, Tex., es uno de esos elastómeros que mejora la uniformidad con la que se mezclan los componentes del material de gel del ejemplo.

Muchos otros elastómeros, incluyendo aunque sin limitación los copolímeros tribloque y los copolímeros de bloque doble, son también útiles en el material de gel del ejemplo. La solicitante cree que los elastómeros que tienen un peso molecular significativamente más alto que los elastómeros de peso molecular ultra alto útiles en el material de gel del ejemplo, incrementan la suavidad del mismo, pero reducen la resistencia del gel. Así, los elastómeros de peso molecular alto a ultra alto, según se han definido en lo que antecede, son deseables para su utilización en el ejemplo de material de gel, debido a la resistencia de tales elastómeros cuando se combinan con un plastificante.

b.: Aditivos

i.: Aditivos Plastificantes Polarizables Reductores de Sangrado

Con preferencia, los materiales de gel utilizados en los acolchados de los procedimientos y estructuras, no presentan migración de plastificantes, incluso cuando se colocan frente a materiales que presentan fácilmente un alto grado de acción capilar, tal como el papel, a temperatura ambiente.

Un ejemplo de aditivo plastificante reductor de sangrado que es útil en el ejemplo de material de gel de acolchado incluye cadenas de hidrocarburo con grupos en las mismas fácilmente polarizables. Tales grupos polarizables incluyen, sin limitación, grupos hidrocarburos halogenados, halógenos, nitritos, y otros. La solicitante cree que la polarizabilidad de tales grupos sobre la molécula de hidrocarburo del aditivo reductor de sangrado tiene una tendencia a formar el enlace débil de van der Waals con las cadenas de hidrocarburo de la porción de caucho del elastómero y con las moléculas de plastificante. Debido a la gran longitud de los polímeros de caucho típicos, varios de los reductores de sangrado serán atraídos por los mismos, mientras que unos pocos serán atraídos por cada

molécula de plastificante. Se cree que los aditivos reductores de sangrado sujetan las moléculas de plastificante y las moléculas de elastómero en el mismo, facilitando la atracción entre el bloque elastomérico y la molécula de plastificante. En otras palabras, los aditivos reductores de sangrado del ejemplo, se cree que atraen una molécula de 5 plastificante en un sitio polarizable, mientras que atraen un bloque elastomérico en otro sitio polarizable, manteniendo de ese modo la asociación de las moléculas de plastificante con las moléculas de elastómero, mientras presentan exudación de las moléculas de plastificante desde el compuesto de elastómero-plastificante. De ese modo, cada una de las moléculas de plastificante es atraída preferentemente hasta un bloque elastomérico por

10 medio de un aditivo reductor de sangrado. Los aditivos de reducción de sangrado del ejemplo, que son útiles en el ejemplo de material de gel, tienen una pluralidad de grupos polarizables en los mismos, los cuales facilitan el enlace de una molécula de aditivo con una pluralidad de moléculas de elastómero y/o de moléculas de plastificante. Se cree que una molécula de aditivo con más sitios

15 polarizables en la misma, enlazará con más moléculas de plastificante. Con preferencia, las moléculas de aditivo permanecen en estado líquido o sólido durante el procesamiento del material de gel.

La mayor parte de los aditivos reductores de sangrado del ejemplo, para su uso en el ejemplo de material de gel, son aditivos de hidrocarburos halogenados tales como los 20 vendidos bajo las marcas DYNAMAR.TM. PPA-791, DYNAMAR.TM. PPA-790, DYNAMAR.TM FX-9613, y FLUORAD.RTM. FC 10 Fluorochemical Alcohol, cada uno de ellos por 3M Company de St. Paul, Minn. Otros aditivos son también útiles para reducir la exudación de plastificante desde el material de gel del ejemplo. Tales aditivos incluyen, sin limitación, otros hidrocarburos halogenados vendidos bajo la marca FLUORAD.RTM., 25 incluyendo sin limitación los FC-129, FC-135, FC-430, FC-722, FC-724, FC-740, FX-8, FX13, FX-14, y FX-189; hidrocarburos halogenados tales como los vendidos bajo la marca ZONYLK.RTM., incluyendo sin limitación FSN 100, FSO 100, PFBE, 8857 A,.TM., BA-L, BAN, TBC y FTS, cada uno de los cuales está fabricado por du Pont de Wilmington, Del.; hidrocarburos halogenados vendidos bajo la marca EMCOL por Witco Corp. de Houston,

30 Tex., incluyendo sin limitación 4500 y DOSS; otros hidrocarburos halogenados vendidos por 3M bajo la marca DYNAMAR TM.; elastómero de polietileno clorado (CPE), distribuido por Harwick, Inc. de Akron, Ohio; cera de parafina clorada, distribuida por Harwick, Inc.; y otros.

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ii. Despegadores

El material del ejemplo puede incluir un despegador. La pegajosidad no es una característica deseable en muchos usos potenciales para los acolchados de los procedimientos y estructuras. Sin embargo, algunos de los copolímeros elastoméricos y de los plastificantes útiles en los medios de acolchado del ejemplo para los elementos de acolchamiento de los procedimientos y estructuras, pueden impartir pegajosidad a los medios.

Los jabones, detergentes y otros tensioactivos, tienen capacidades despegadoras y son útiles en el material de gel del ejemplo. “Tensioactivos”, según se definen aquí, se refiere a agentes solubles superficiales activos, que contienen grupos que tienen polaridad opuesta y tendencias solubilizadoras. Los tensioactivos forman una monocapa en zonas interfaciales entre fases hidrofóbicas e hidrofílicas; cuando no están situados en una zona interfacial de fase, los tensioactivos forman micelas. Los tensioactivos tienen propiedades de detergencia, espumación, mojado, emulsificación y dispersión. Sharp, D. W. A., DICCIONARIO DE QUÍMICA, 381-382 (Penguin, 1990). Por ejemplo, la coco dietanolamida, un ingrediente común en los champús, es útil en el ejemplo de material de gel con agente despegador. La coco dietanolamida resiste la evaporación, es estable, relativamente no tóxica, no inflamable, y no soporta crecimiento microbiano. Se podrían utilizar también en el material muchas composiciones diferentes de jabón o detergente.

Otros despegadores conocidos incluyen glicerina, aceite de soja epoxidizado, dimeticona, tributil fosfato, poliéter de copolímero de bloque, dietileno glicol mono oleato, tetraetilenoglicol dimetil éter, y silicona, por nombrar solamente unos pocos. La glicerina está disponible en una amplia diversidad de fuentes. Witco Corp. de Greenwich, Conn., vende aceite de soja epoxidizado como DRAPEX 6.8. La dimeticona está disponible en una diversidad de puntos de venta, incluyendo GE Specialty Chemicals de Parkersburg, W.Va., bajo la marca GE SF 96-350. C.P. Hall Co., de Chicago, III. comercializa poliéter de copolímero de bloque como PLURONIC L-61. C.P. Hall Co. fabrica también y comercializa dietileno glicol mono oleato bajo la marca Diglycol Oleate-Hallco CPH-I-SE. Otros emulsificantes y dispersantes son también útiles en el material de gel del ejemplo. El tetraetilenoglicol dimetil éter se encuentra disponible bajo la marca TET-RAGLYME en Ferro Corporation de Zachary, La. La solicitante cree que TETRAGLYME reduce también la exudación de plastificante en el material de gel del ejemplo.

iii. Antioxidantes

El ejemplo de material de gel incluye también aditivos tales como un antioxidante. Los antioxidantes tales como los vendidos bajo las marcas IRGANOX.RTM. 1010 e IRGAFOS.RTM. 168 por Ciba-Geigy Corp. de Tarrytown, N.Y., son útiles en sí mismos o en combinación con otros antioxidantes en los materiales de ejemplo de los procedimientos y estructuras.

Los antioxidantes protegen los materiales de gel del ejemplo contra la degradación térmica durante el procesamiento, el cual requiere o genera calor. Además, los antioxidantes proporcionan protección a largo plazo frente a los radicales libres. Un ejemplo de antioxidante inhibe la degradación termo-oxidante del compuesto o material al que se añade, proporcionando resistencia a largo plazo respecto a la degradación del polímero. Con preferencia, un antioxidante añadido al medio de acolchamiento de gel del ejemplo, resulta útil en aplicaciones de envasado de alimentos, sujeto a las provisiones de 21 C.F.R..sctn. 178.2010, y otras leyes.

El calor, la luz (en forma de radiación de alta energía), el esfuerzo mecánico, los residuos de catalizador y la reacción de un material con impurezas, provocan en todos los casos la oxidación del material. En el proceso de oxidación, se forman moléculas altamente reactivas conocidas como radicales libres, y reaccionan en presencia de oxígeno para formar radicales libres peroxi, los cuales reaccionan además con el material orgánico (moléculas de hidrocarburo) para formar hidroperóxidos.

Las dos clases más importantes de antioxidantes son los antioxidantes primarios y los antioxidantes secundarios. Los radicales libres peroxi es más probable que reaccionen con antioxidantes primarios que con la mayor parte de los hidrocarburos. En ausencia de un antioxidante primario, un radical libre peroxi podría romper una cadena de hidrocarburo. Así, los antioxidantes primarios desactivan un radical libre peroxi antes de que tenga la oportunidad de atacar y oxidar un material orgánico.

La mayor parte de los antioxidantes primarios son conocidos como fenoles estéricamente impedidos. Un ejemplo de fenoles estéricamente impedidos es el C.sub.73 H.sub.108 O.sub.12, comercializado por Ciba-Geigy como IRGANOX.RTM. 1010, el cual tiene la nominación química de ácido 3,5-bis(1, 1-dimetiletil)-4-hidroxibenzenopropanoico, éster 2,2-bis[[3-[3,5-bis (dimetiletil)-4-hidroxifenil]-1-oxopropoxi]metil] 1,3-propanodiil. El FDA se refiere a IRGANOX.RTM. 1010 como tetracis[metileno(3,5-di-ter-butil-4hidroxihidrocinnimato)]metano. Otros fenoles impedidos con también útiles como antioxidantes primarios en el material del ejemplo.

De forma similar, los antioxidantes secundarios reaccionan más rápidamente con hidroperóxidos que con la mayor parte de otras moléculas de hidrocarburos. Los antioxidantes secundarios han sido mencionados como descomponedores de hidroperóxido. Así, los antioxidantes secundarios protegen los materiales orgánicos frente a la degradación oxidante por parte de los hidroperóxidos.

Los antioxidantes secundarios utilizados habitualmente incluyen las clases químicas de fosfitos/fosfonitas y tioésteres, muchos de los cuales son útiles en el material de gel del ejemplo. El descomponedor de hidroperóxido utilizado por la solicitante es un C.sub.42 H.sub.63 O.sub.3 P fosfito, conocido como Tris(2,4-di-ter-butilfenil) fosfito y comercializado por Ciba-Geigy como IRGAFOS.RTM. 168.

Se conoce en el estado de la técnica que los antioxidantes primarios y secundarios forman combinaciones sinergísticas para protegerse contra los ataques tanto de los radicales libres como de los hidroperóxidos.

Otros antioxidantes, que incluyen aunque sin limitación los antioxidantes multifuncionales, son también útiles en el ejemplo de material. Los antioxidantes multifuncionales tienen la reactividad tanto de un antioxidante primario como de uno secundario. IRGANOX.RTM. 1520 D, fabricado por Ciba-Geigy, es un ejemplo de antioxidante multifuncional. Los antioxidantes de la vitamina E, tal como el vendido por Ciba-Geigy como IRGANOX.RTM. E17, son también útiles en el material de acolchamiento del ejemplo, para su uso en los acolchados de los procedimientos y estructuras.

El material de gel puede incluir hasta aproximadamente un tres por ciento en peso de antioxidante, en base al peso del componente elastómero, cuando se utiliza solamente un tipo de antioxidante. El material puede incluir una cantidad tan baja como un 0,1 por ciento en peso de un antioxidante, o nada de antioxidante. Cuando se utiliza una combinación de antioxidantes, cada uno puede comprender hasta aproximadamente un tres por ciento en peso, en base al peso del componente elastómero. Se pueden añadir antioxidantes adicionales para condiciones severas de procesamiento que incluyan un calor excesivo o una larga duración a alta temperatura.

La solicitante cree que el uso de antioxidantes en exceso reduce o elimina la pegajosidad sobre la superficie exterior del material de gel del ejemplo. El exceso de antioxidantes parece migrar hasta la superficie exterior del material a continuación de la mezcla del material. Tal migración aparente se produce durante períodos sustanciales de tiempo, desde horas hasta días o incluso más largos.

iv. Retardantes de llama

También se pueden añadir retardantes de llama a los materiales de gel del ejemplo. Los retardantes de llama útiles en los elementos de acolchamiento de los procedimientos y estructuras incluyen, aunque sin limitación, los retardantes de llama de tierra diatomácea vendidos como GREAT LAKES DE 83R y GREAT LAKES DE 79 por Great Lakes Filter, Division of Acme Mills Co. de Detroit, Mich. La mayor parte de los retardantes de llama que son útiles en los materiales elastoméricos, son también útiles en el material de gel del ejemplo. En particular, la solicitante prefiere el uso de retardantes de llama de grado alimenticio que no disminuyan significativamente las propiedades físicas del material de gel del ejemplo.

Agentes químicos de soplado, tal como SAFOAM.RTM.FP-40, fabricado por Reedy International Corporation de Keyport, N.J., y otros, son útiles para la fabricación de un medio de acolchamiento de gel que sea auto-extinguible.

v. Colorantes

Se pueden utilizar también colorantes en los materiales de gel del ejemplo para su uso en los acolchados de los procedimientos y estructuras. Cualquier colorante que sea compatible con materiales elastoméricos, puede ser utilizado en los materiales. En particular, la solicitante prefiere usar colorantes de laca de aluminio tales como los fabricados por Warner Jenkinson Corp. de St. Louis, Mo.; pigmentos fabricados por Day Glo Color Corp. de Cleveland, Ohio; Negro de Humo, tal como el vendido por Spectrum Chemical Manufacturing Corp. de Gardena, Calif.; y Dióxido de Titanio (blanco). Con la utilización de estos colorantes, el material de gel se cubre de sombras intensas de colores, incluyendo aunque sin limitación el rosa, rojo, naranja, amarillo, verde, azul, violeta, marrón, encarnado, blanco y negro.

vi. Pintura El medio de acolchamiento de gel del ejemplo puede ser también pintado.

vii. Otros aditivos

También se pueden añadir otros aditivos al material de gel del ejemplo. Aditivos tales como facilitadores de espumación, modificadores de pegajosidad, modificadores de sangrado de plastificante, retardantes de llama, modificadores de viscosidad en fundido, modificadores de temperatura de fusión, modificadores de resistencia a la tracción, e inhibidores de encogimiento, son útiles en formulaciones específicas del material de gel del ejemplo.

Los modificadores de temperatura de fusión útiles en el gel del ejemplo incluyen agentes de formación de enlace cruzado, resinas de hidrocarburo, copolímeros de bloque doble de configuración general A-B y copolímeros tribloque de configuración general A-B-A en los que los polímeros de bloque A extremo incluyen monómeros de estireno funcionalizado, y otros.

Los modificadores de pegajosidad que tienden a reducir la pegajosidad y que son útiles en el gel del ejemplo, incluyen los tensioactivos, dispersantes, emulsificadores, y otros. Los modificadores de pegajosidad que tienden a incrementar la pegajosidad del material y que son útiles en el material, incluyen las resinas de hidrocarburos, el poliisobutileno, el butil caucho y otros.

Los facilitadores de espuma que son útiles en el material de gel incluyen el poliisobutileno, butil caucho, tensioactivos, emulsificadores, dispersantes y otros.

Los modificadores de sangrado de plastificante que tienden a reducir la exudación de plastificante del material del ejemplo y que son útiles en el mismo, incluyen las resinas de hidrocarburos, copolímeros elastoméricos de bloque doble, poliisobutileno, butil caucho, caucho de transpolioctenileno (“caucho tor”), y otros.

Los retardantes de llama útiles en el gel del ejemplo incluyen retardantes de llama halogenados, retardantes de llama no halogenados, y productos químicos y compuestos volátiles, de formación de gas distinto del oxígeno.

Los modificadores de viscosidad en fundido que tienden a reducir la viscosidad en fundido de la mezcla de componente pre-mezclado del ejemplo de medio de acolchamiento incluyen resinas de carbono, caucho de transpolioctenileno, aceite de ricino, aceite de linaza, cauchos termoplásticos de peso molecular no ultra alto, tensioactivos, dispersantes, emulsificadores y otros.

Los modificadores de viscosidad en fundido que tienden a incrementar la viscosidad en fundido de la mezcla de componente pre-mezclado del material de gel del ejemplo, incluyen resinas de hidrocarburos, butil caucho, poliisobutileno, copolímeros adicionales tribloque que tienen la configuración general A-B-A y un peso molecular mayor que el de cada uno de los copolímeros de bloque del componente de copolímero de bloque elastomérico del material, rellenos particulados, microesferas, caucho de butadieno, caucho de etileno/ propileno; caucho de etileno/ butileno, y otros.

Los modificadores de resistencia a la tracción que tienden a incrementar la resistencia a la tracción del material de gel del ejemplo para su uso en los acolchamientos de los procedimientos y estructuras, incluyen resinas de hidrocarburos de asociación B de bloque intermedio, resinas de hidrocarburos de solvatación de bloque no extremo que se asocian con los bloques extremos, reforzadores particulados, y otros.

Los inhibidores de encogimiento que tienden a reducir el encogimiento del material de gel a continuación de la formación del compuesto, que son útiles en el material, incluye resinas de hidrocarburos, rellenos particulados, microesferas, caucho de transpolioctenileno, y otros.

c. Microesferas

Se pueden añadir también microesferas al material de gel del ejemplo. El material de gel puede contener hasta aproximadamente un 90% de microesferas, en volumen. En un ejemplo de formulación que contiene microesferas del material de gel del ejemplo, las microesferas forman hasta al menos aproximadamente un 30% del volumen total del material. Un segundo ejemplo de formulación que contiene microesferas del ejemplo de medio de acolchamiento de gel, incluye al menos aproximadamente el 50% de microesferas, en volumen.

Diferentes tipos de microesferas aportan diversas propiedades al material. Por ejemplo, las microesferas acrílicas huecas, tales como las comercializadas bajo la marca MICROPEARL, y comprendidas en general en una gama de tamaños de 20 a 200 micrómetros, por Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd. de Osaka, Japón, rebajan la gravedad específica del material. En otras formulaciones del gel, las microesferas pueden estar sin expandir DU (091-80), las cuales se expanden durante el procesamiento del medio de acolchamiento de gel del ejemplo, o ser microesferas acrílicas pre-expandidas DE (091-80) de Expancel Inc. de Duluth, Ga.

En formulaciones del material del ejemplo que incluyen microesferas acrílicas huecas, las microesferas tienen con preferencia un reenlace sustancialmente instantáneo cuando se someten a una fuerza de compresión que comprime las microesferas hasta un espesor de hasta alrededor de un 50% de su diámetro original, o menor.

Las microesferas huecas disminuyen también la gravedad específica del material de gel creando bolsas de gas en el mismo. En muchas aplicaciones de acolchamiento, las gravedades específicas muy bajas son un ejemplo. La gravedad específica del medio de acolchamiento de gel del ejemplo puede estar comprendida en la gama de aproximadamente 0,06 a aproximadamente 1,30, dependiendo en parte de la cantidad y de la gravedad específica de los rellenos y aditivos, incluyendo las microesferas y los agentes de espumación. En muchas aplicaciones de acolchamiento de los procedimientos y estructuras, un material de gel que tiene una gravedad específica de menos de aproximadamente 0,50 es un ejemplo. Cuando un ejemplo de material de gel para su uso en acolchamientos de acuerdo con los procedimientos y estructuras, incluye las microesferas del ejemplo, las microesferas deben ser dispersadas, por término medio, a una distancia de aproximadamente una vez y media (1,5) el diámetro medio de la microesfera, o a una distancia menor unas de otras, con el fin de conseguir una gravedad específica de menos de aproximadamente 0,50. Una gravedad específica de menos de aproximadamente 0,30 es un ejemplo para su uso en algunos acolchamientos de acuerdo con estos procedimientos y estructuras. Otras formulaciones del material de gel del ejemplo tienen gravedades específicas de menos de aproximadamente 0,65, menos de aproximadamente 0,45, y menos de aproximadamente 0,25.

Las microesferas acrílicas MICROPEARL y EXPANCEL son un ejemplo debido a su naturaleza altamente flexible, según se ha explicado en lo que antecede, al tender a no restringir la deformación del elastómero termoplástico. El vidrio, la cerámica, y otros tipos de microesferas, pueden ser utilizados en el material termoplástico, pero son menos ejemplares.

d. Componente Plastificante

Según se ha explicado en lo que antecede, los plastificantes permiten que los bloques intermedios de una red de moléculas de copolímero tribloque se muevan más allá unas de otras. Así, la solicitante considera que los plastificantes, cuando están atrapados en el interior del tejido tridimensional de moléculas de copolímero tribloque, facilitan el desenmarañado y la elongación de los bloques intermedios elastoméricos según se dispone una carga sobre la red. De manera similar, la solicitante considera que los plastificantes facilitan la re-contracción de los bloques intermedios elastoméricos a continuación de la retirada de la carga. El componente plastificante del medio de acolchamiento de gel del ejemplo puede incluir aceite, resina, una mezcla de aceites, una mezcla de resinas, otros materiales lubricantes, o cualquier combinación de los anteriores.

i. Aceites

El componente plastificante del material de gel del ejemplo puede incluir un aceite o una mezcla de aceites comercialmente disponibles. El componente plastificante puede incluir otros agentes plastificantes, tal como oligómeros líquidos, y también otros. Tanto los aceites sintéticos como los de procedencia natural, son útiles en el material de gel del ejemplo. Con preferencia, los aceites tienen una viscosidad desde aproximadamente 70 SUS hasta aproximadamente 500 SUS a aproximadamente 37,8 ºC (100 ºF). El mejor ejemplo para su uso en el material de gel son los aceites minerales parafínicos blancos que tienen una viscosidad comprendida en la gama de aproximadamente 90 SUS a aproximadamente 200 SUS a aproximadamente 37,8 ºC (100 ºF).

Una realización de un componente plastificante del gel del ejemplo incluye aceites minerales parafínicos blancos, tales como los de la marca DUOPRIME, de Lyondell Lubricants de Houston, Tex., y los aceites vendidos bajo la marca TUFFLO por Witco Corporation de Petrolia, Pa. Por ejemplo, el componente plastificante del gel del ejemplo puede incluir aceite mineral parafínico blanco tal como el vendido bajo la marca LP-150 por Witco.

Los aceites minerales parafínicos blancos que tienen una viscosidad media de aproximadamente 90 SUS, tal como el DUOPRIME 90, son un ejemplo para su uso en otras realizaciones del componente plastificante del medio de acolchamiento de gel del ejemplo. La solicitante ha encontrado que el DUOPRIME 90 y los aceites con propiedades físicas similares, pueden ser utilizados para impartir la mayor resistencia del material de gel del ejemplo.

Otros aceites son también útiles como plastificantes en la formación del compuesto del material de gel. Ejemplos de aceites representativos comercialmente disponibles incluyen aceites de procesamiento tales como aceites de petróleo parafínicos y nafténicos, aceites minerales de petróleo blancos parafínicos y nafténicos de grado alimenticio y técnico altamente refinados no aromáticos o de baja aromaticidad, y oligómeros sintéticos líquidos de polibuteno, polipropeno, politerpeno, etc., y otros. Los aceites sintéticos de procesamiento de serie son oligómeros que son no-olefinas, isoparafinas o parafinas líquidas permanentemente fluidas. Muchos de estos aceites son conocidos y están disponibles comercialmente. Ejemplos de aceites representativos comercialmente disponibles incluyen Amoco.RTM polibutenos, polibutenos hidrogenados y polibutenos con funcionalidad epóxido en un extremo del polímero de polibuteno. Ejemplos de tales Amoco polibutenos incluyen: L-14 (320 M.sub.n), L-50 (420 N.sub.n), L-100 (460 M.sub.n), H-15 (560 M.sub.n), H-25 (610 M.sub.n), H-35 (660 M.sub.n), H-50 (750 M.sub.n), H-100 (920 M.sub.n), H-300 (1290 M.sub.n), L14E (27-37 cst @ 37,8 ºC Viscosidad), L-300E (635-690 cst @ 98,9 ºC Viscosidad), Actipol E6 (365 M.sub.n), E16 (973 M.sub.n), E23 (1433 M.sub.n), y similares. Ejemplos de diversos aceites comercialmente disponibles incluyen: Bayol, Bernol, American, Blandol, Drakeol, Ervol, Gloria, Kaydol, Litetek, Marcol, Parol, Peneteck, Primol, Protol, Sontex, y similares.

ii. Resinas

Las resinas útiles en el componente plastificante del material de gel del ejemplo incluyen, aunque sin limitación, resinas derivadas de hidrocarburos y derivadas de trementina, que tienen un punto de reblandecimiento de anillo y bola de hasta aproximadamente 150 ºC, más preferiblemente desde aproximadamente 0 ºC hasta aproximadamente 25 ºC, y un peso molecular medio de al menos aproximadamente 300.

Para su uso en muchos de los acolchamientos de acuerdo con los procedimientos y estructuras, la solicitante prefiere el uso de resinas o mezclas de resina que sean líquidos fluidos altamente viscosos a temperatura ambiente (23 ºC). Los plastificantes que son fluidos a temperatura ambiente imparten suavidad al material de gel. Aunque las resinas fluidas a temperatura ambiente son un ejemplo, las resinas que no son líquidos fluidos a temperatura ambiente son también útiles en el material.

El mejor ejemplo de resinas para su uso en el material de gel del ejemplo tienen un punto de reblandecimiento de anillo y bola de aproximadamente 18 ºC; viscosidades de fusión de aproximadamente 10 poises (ps) a aproximadamente 61 ºC, aproximadamente 100 ps a aproximadamente 42 ºC, y aproximadamente 1.000 ps a aproximadamente 32 ºC; un T.sub.g de inicio de aproximadamente -20 ºC; un valor MMAP de 69 ºC; un valor DACP de 15 ºC; un valor OMSCP de menos de -40 ºC; un M.sub.n de aproximadamente 385; un M.sub.w de aproximadamente 421; y un M.sub.z de aproximadamente 463. Una resina de ese tipo es comercializada como REGALREZ.RTM-1018 por Hercules Incorporated de Wilmington, Del. Variaciones de la REGALREZ.RTM. 1018 que son útiles en el material de acolchado del ejemplo tienen viscosidades que incluyen, aunque sin limitación, 1025 stokes, 1018 stokes, 745 stokes, 114 stokes, y otras.

Las resinas fluidas a temperatura ambiente que derivan del poli.-beta.-pineno y que tienen puntos de reblandecimiento similares al de la REGALREZ.RTM. 1018 son también útiles en el componente plastificante del medio de acolchamiento del ejemplo. Una resina de ese tipo, vendida como PICCOLYTE.RTM.S25 por Hercules Incorporated, tiene un punto de reblandecimiento de aproximadamente 25 ºC; viscosidades de fusión de aproximadamente 10 ps a alrededor de 80 ºC, aproximadamente 100 ps a alrededor de 50 ºC, y aproximadamente 1.000 ps a alrededor de 41 ºC; un valor MMAP de aproximadamente 88 ºC; un valor DACP de aproximadamente 45 ºC; un valor OMSCP de menos de aproximadamente 50 ºC; un M.sub.z de aproximadamente 4.800; un M.sub.w de aproximadamente 1.950; y un M.sub.n de aproximadamente 650. Otras resinas PICCOLYTE.RTM. pueden ser utilizadas en el material de gel del ejemplo.

Otra resina fluida a temperatura ambiente que es útil en el componente plastificante del material del ejemplo, se comercializada como ADTAC.RTM. por Hercules Incorporated.

Esa resina tiene un punto de reblandecimiento de anillo y bola de aproximadamente 5 ºC; viscosidades de fusión de aproximadamente 10 ps a alrededor de 62 ºC, aproximadamente 100 ps a alrededor de 36 ºC, y aproximadamente 1.000 ps a alrededor de 20 ºC; un valor MMAP de aproximadamente 93 ºC; un valor DACP de aproximadamente 44 ºC; un valor OMSCP de menos de aproximadamente 40 ºC; un M.sub.z de aproximadamente 2.600; un M.sub.w de aproximadamente 1.380; y un M.sub.n de aproximadamente 800.

Resinas tales como la resina alifática líquida de hidrocarburo de petróleo C-5 vendida como W INGTACK.RTM. 10 por Goodyear Tire & Rubber Company de Akron, Ohio, y otras resinas WINGTACK.RTM. son también útiles en el material de gel. WINGTACK.RTM. 10 tiene un punto de reblandecimiento de anillo y bola de aproximadamente 10 ºC; una viscosidad Brookfield de aproximadamente 30.000 cps a alrededor de 25 ºC; viscosidades de fusión de aproximadamente 10 ps a alrededor de 53 ºC, y aproximadamente 100 ps a alrededor de 34 ºC; un T.sub.g de inicio de aproximadamente 37,7 ºC; un M.sub.n de aproximadamente 660; un M.sub.2 de aproximadamente 800; un punto de enturbiamiento de la relación de polietileno respecto a resina 1:1 de aproximadamente 89 ºC; un punto de enturbiamiento de la relación de cera microcristalina respecto a resina 1:1 de aproximadamente 77 ºC, y un punto de enturbiamiento de la relación de cera de parafina respecto a resina 1:1 de aproximadamente 64 ºC.

Las resinas que no son fácilmente fluidas a temperatura ambiente (es decir, que son sólidas, semi-sólidas o que tienen una viscosidad extremadamente alta), o que son sólidas a temperatura ambiente, son también útiles en el material de gel del ejemplo. Una resina sólida de ese tipo es una resina alifática de hidrocarburo de petróleo C-5 que tiene un punto de reblandecimiento de anillo y bola de aproximadamente 98 ºC; viscosidades de fusión de aproximadamente 100 ps a alrededor de 156 ºC, y aproximadamente 1.000 ps a alrededor de 109 ºC; un T.sub.g de inicio de aproximadamente 46,1 ºC; un M.sub.n de aproximadamente 1.130; un M.sub.w de aproximadamente 1.800; un punto de enturbiamiento de la relación polietileno respecto a resina 1:1 de aproximadamente 90 ºC; un punto de enturbiamiento de la relación de cera microcristalina respecto a resina 1:1 de aproximadamente 77 ºC; y un punto de enturbiamiento de la relación de cera de parafina respecto a resina 1:1 de aproximadamente 64 ºC. Una resina de ese tipo se encuentra disponible como WINGTACK.RTM. 95 y es fabricada por Goodyear Chemical Co.

Los polímeros de poliisobutileno son un ejemplo de resinas que no son fácilmente fluidas a temperatura ambiente, y que son útiles en el material de gel del ejemplo. Una de esas resinas, vendida como VISTANEX.RTM.LM-MS por Exxon Chemical Company de Houston, Tex., tiene una Tg de -60 ºC, una viscosidad Brookfield de aproximadamente 250 cps hasta aproximadamente 350 cps a alrededor de 176,7 ºC (350 ºF), un peso molecular Flory comprendido en la gama de aproximadamente 42.600 a aproximadamente 46.100, y un peso molecular Staudinger comprendido en la gama de aproximadamente 10.400 a aproximadamente 10.900. Los procedimientos de Flory y Staudinger para la determinación del peso molecular están basados en la viscosidad intrínseca de un material disuelto en diisobutileno a 20 ºC.

Los ésteres de glicerol de trementina polimerizada son también útiles como plastificantes en el material de gel del ejemplo. Un éster de ese tipo, fabricado y vendido por Hercules Incorporated como HERCULES.RTM. Ester Gum 10D Synthetic Resin, tiene un punto de reblandecimiento de aproximadamente 116 ºC.

Muchas otras resinas son también adecuadas para su uso en el material de gel. En general, las resinas plastificadoras son ejemplos que son compatibles con el bloque B del elastómero utilizado en el material, y no compatibles con los bloques A.

En algunas realizaciones del acolchamiento conforme a los procedimientos y estructuras, pueden ser deseables los materiales pegajosos. En tales realizaciones, el componente plastificante del material de gel puede incluir aproximadamente el 20 por ciento en peso o más, aproximadamente el 40 por ciento en peso o más, aproximadamente el 60 por ciento en peso o más, o hasta aproximadamente el 100 por ciento en peso, en base al peso del componente plastificante, de un adhesivo o de una mezcla adhesiva.

iii. Mezclas Plastificantes

El uso de mezclas plastificantes en el componente plastificante del ejemplo de material de gel, resulta útil para adaptar las características físicas del material de gel del ejemplo. Por ejemplo, características tales como durómetro, pegajosidad, resistencia a la tracción, estiramiento, flujo de fusión y otras, pueden ser modificadas mediante combinación de varios plastificantes.

Por ejemplo, una mezcla de plastificante que incluye al menos alrededor de un 37,5 por ciento en peso de un aceite mineral parafínico blanco que tiene características similares a las del LP-150 (una viscosidad de aproximadamente 150 SUS a alrededor de 37,8 ºC (100 ºF), una viscosidad de aproximadamente 30 centistokes (cSt) a aproximadamente 40 ºC, y un punto de fluidez máximo de aproximadamente -37,2 ºC (-35 ºF)) y hasta aproximadamente un 62,5 por ciento en peso de una resina que tiene características físicas similares a las del REGALREZ.RTM. 1018 (tal como un punto de reblandecimiento de aproximadamente 20 ºC; un T.sub.g de inicio de aproximadamente -20 ºC; un valor MMAP de aproximadamente 70 ºC; un valor DACP de aproximadamente 15 ºC; un valor OMSCP de menos de aproximadamente -40 ºC; y un M.sub.w de aproximadamente 400), estando todos los porcentajes en peso basados en el peso total de la mezcla de plastificante, podría ser utilizada en un medio de acolchamiento de gel. Cuando se compara con un material plastificado con la misma cantidad de un aceite tal como el LP-150, el material que incluye la mezcla de plastificante tiene un sangrado de aceite reducido y una pegajosidad incrementada.

La solicitante considera que, cuando se incluye resina con aceite en una mezcla de plastificante del gel del ejemplo para su uso en acolchamientos de acuerdo con los procedimientos y estructuras, una formulación del material que incluye un componente de plastificación que tiene aproximadamente tres partes de aceite de plastificación (tal como el LP-150), y aproximadamente cinco partes de resina de plastificación (tal como la REGALREZ.RTM. 1018), presenta un sangrado de aceite infinitesimal a temperatura ambiente, si lo hay, incluso cuando se coloca frente a materiales con alta acción capilar, tal como el papel. Los elastómeros termoplásticos de la técnica anterior exudan considerablemente bajo estas circunstancias.

La relación de plastificante: elastómero de copolímero de bloque, en peso combinado total del componente plastificante y del componente de elastómero de copolímero de bloque, del material de acolchamiento de gel del ejemplo para su uso en los acolchados de los procedimientos y estructuras, está comprendida en una gama desde un valor tan bajo como alrededor de 1:1 o menos, hasta mayor que aproximadamente 25:1. En aplicaciones en las que el sangrado de plastificante es aceptable, la relación puede ser tan alta como aproximadamente 100:1 o más. Especialmente, ejemplos de relaciones de plastificante: copolímero de bloque están en la gama de aproximadamente 2,5:1 a aproximadamente 8:1. Un ejemplo de relación, tal como 5:1, proporciona las cantidades de rigidez, elasticidad y resistencia deseadas para muchas aplicaciones típicas. Otro ejemplo de relación de plastificante respecto a elastómero de copolímero de bloque del material de gel del ejemplo, es 2,5:1, el cual tiene una cantidad de resistencia y elongación inesperadamente alta.

Aplicaciones

Los procedimientos y estructuras que se han descrito en la presente memoria, se aplican al moldeo de piezas termoplásticas de diversos tamaños, pero son particularmente útiles para moldear económicamente grandes piezas termoplásticas o gelatinosas. En otro aspecto de los procedimientos y estructuras, las piezas termoplásticas que son demasiado blandas para ser expulsadas de los moldes de inyección mediante el procedimiento habitual de pernos expulsores, pueden ser moldeadas mediante los procedimientos y estructuras. A título de ejemplo, una estructura de rejilla de 2 m de largo y 1 m de ancho por 40 mm de profundidad, requeriría un molde de inyección extremadamente caro y muy complejo, y requeriría una máquina de moldeo por inyección muy grande y cara. La misma rejilla se

5 podría hacer posiblemente mediante extrusión de perfil, pero la complejidad de la tarea desanimaría a los expertos en la materia. Adicionalmente, el tamaño del molde sería prohibitivo. Los procedimientos y estructuras proporcionan menos complejidad de construcción y menos coste, mientras que producen piezas de excelente calidad sin líneas de trenzado habituales en el moldeo por inyección.

10 Según otro aspecto adicional de los procedimientos y estructuras, se puede utilizar material termoplástico. Cuando se utiliza un material rígido, la pieza debe ser empujada mecánicamente desde el molde mediante pernos expulsores u otros medios. Según otro aspecto adicional de los procedimientos y estructuras, se pueden utilizar materiales gelatinosos. Cuando se utiliza material elastomérico gelatinoso, se puede hacer tracción de

15 la pieza moldeada desde el molde, haciendo tracción o forzando la pieza hasta que la misma se libere del molde. Los procedimientos y estructuras operarán con geles rígidos o blandos altamente estirables, o materiales con elasticidad media. Aunque se han descrito procedimientos y estructuras junto con un número de 20 configuraciones específicas, los expertos en la materia apreciarán que se pueden realizar variaciones y modificaciones sin apartarse del alcance de las reivindicaciones anexas.

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Claims

REIVINDICACIONES

1.-Un procedimiento de moldeo por enrasamiento, para fabricar artículos (300) de acolchamiento de gel elastómero gelatinoso, comprendiendo el procedimiento las etapas de:

obtener un molde (100) de enrasamiento,

teniendo el molde de enrasamiento un cuerpo rígido,

siendo el molde de enrasamiento un molde de cara abierta,

teniendo el molde de enrasamiento una configuración estructural en dicho cuerpo rígido en la que se puede conformar un gel para que adopte una estructura geométrica deseada, incluyendo dicha configuración estructural ranuras (101, A111) en el citado cuerpo rígido, que acceden a un cabezal (200) de inyección,

teniendo dicho cabezal (200, 220) de inyección una pluralidad de canales (202, 221, 222) de distribución en el mismo, a través de los cuales puede fluir material termoplástico,

terminando dichos canales de distribución en puertos (211, 223, 224) de salida a través de los cuales el material termoplástico puede salir de dicho cabezal de inyección y entrar en el citado molde de enrasamiento,

acceder a una fuente de bombeo,

utilizar dicha fuente de bombeo para presurizar el material termoplástico y forzarlo en el citado cabezal de inyección, a través de dichos canales de distribución de dicho cabezal de inyección, hacia fuera de los citados puertos de salida de dicho cabezal de inyección, hacia el citado molde de enrasamiento, a través de las citadas ranuras de dicho molde de enrasamiento y hacia fuera de dicho molde de enrasamiento, y

recibir un elemento de acolchamiento moldeado por medio de dicho molde de enrasamiento.
2.-Un procedimiento de moldeo por enrasamiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que:

el molde de enrasamiento tiene forma de panal en el citado cuerpo rígido, en el que se puede conformar el gel para que adopte una estructura geométrica deseada,

el molde de enrasamiento incluye una pluralidad de ranuras (101, A111) que se entrecruzan en el citado cuerpo rígido para formar dicha configuración de panal que establece un núcleo de molde,

incluyendo una etapa de obtener carriles (102) laterales, y

sujetar dichos carriles laterales al perímetro (105, A115) del molde con el fin de circundar el perímetro del molde con carriles laterales, en el que,

dichos canales (202, 221, 222) de distribución están subdivididos en canales de sub-distribución, y

dicho cabezal (200, 220) de inyección incluye al menos un elemento de calentamiento en el interior del mismo, para calentar material termoplástico, y que está situado adyacente a dicho molde de enrasamiento en una posición tal que el material termoplástico puede fluir desde dichos canales de distribución del cabezal de inyección, hacia fuera de dichos puertos de salida y al interior de las citadas ranuras del molde de enrasamiento.
3.-Un procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, en el que dicha etapa de recuperación incluye terminar periódicamente el bombeo de material termoplástico dentro del citado molde de enrasamiento,

y durante ese período de terminación, retirar el material termoplástico moldeado de dicho molde (100) de enrasamiento.
4.-Un procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, en el que dicho bombeo es un proceso continuo, y el material termoplástico moldeado es recuperado de dicho molde de enrasamiento a medida que se fuerza el material termoplástico no moldeado en el citado molde (100) de enrasamiento.
5.-Un procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, en el que el material termoplástico moldeado se recupera de dicho molde (100) de enrasamiento mediante corte del mismo según sale de dicho molde de enrasamiento debido al nuevo material termoplástico que está siendo forzado dentro de dicho molde (100) de enrasamiento.
6.-Un procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, en el que al menos algunas de las citadas ranuras (101, A111) están cortadas en no más del 80% del pasaje a través de dicho cuerpo rígido.
7.-Un procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, en el que al menos algunas de las citadas ranuras (101, A111) están cortadas en todo el pasaje a través de dicho cuerpo rígido.
8.-Un procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, en el que dicho cuerpo rígido es metálico.
9.-Un procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, en el que dicho cuerpo rígido es no-metálico.
10.-Un procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, en el que al menos algunas de las citadas ranuras (101, A111) se cruzan entre sí con una configuración en “X”.
11.-Un procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, en el que al menos algunas de las citadas ranuras (101, A111) se cruzan entre sí con una configuración en “+”.
12.-Un procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, en el que dichas ranuras (101,

A111) están dimensionadas para permitir que el material termoplástico fluya a través de las

mismas cuando es calentado.
13.-Un procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, que comprende además al menos un canal de refrigeración en el citado cabezal (200, 220) de distribución.
14.-Un procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, que comprende además la

etapa de establecer una distancia deseada entre dicho cabezal (200, 220) de distribución y

el citado molde (100) de enrasamiento con anterioridad al flujo del material termoplástico.
15.-Un procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, en el que dicho material

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termoplástico incluye un copolímero tribloque A-B-A. 16.Un procedimiento según la reivindicación termoplástico incluye un plastificante. 15,

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en el que dicho material