- - NUEVA PELOTA DE TENIS
La presente invención se refiere a una nueva pelota de tenis y a un proceso para fabricarla . Actualmente, las pelotas de tenis pueden estar divididas en dos tipos: las presurizadas y las no presurizadas. Se prefieren las pelotas presurizadas ya que proporcionan mejor comodidad para jugar (menos vibraciones y tensión en las articulaciones humanas) . Sin embargo, las pelotas presurizadas pierden su presión y de allí sus propiedades a través del tiempo. Por otro lado, las pelotas no presurizadas mantienen sus propiedades más tiempo pero no proporcionan la misma comodidad.
Las pelotas de tenis comprenden un centro de caucho interno hueco con un material textil, normalmente una mezcla de lana y nylon. El centro interno se construye de dos piezas de media corteza de caucho formado, las cuales se unen junto con un adhesivo para formar un centro único. Dos piezas con forma de mancuerna de material textil se unen al centro de la pelota por medio de adhesivo para dar a la
pelota de tenis su apariencia clásica. El espesor y la densidad del material textil se igualan al tipo de cancha para la cual se diseña la pelota. Las pelotas presurizadas se elaboran mediante el relleno del centro con aire u otro gas a una presión arriba de la presión ambiental; las pelotas no presurizadas se elaboran de un centro más duro y más grueso. El centro interno se elabora generalmente de caucho conteniendo aditivos, para las pelotas presurizadas asi como también las no presuri zadas . Seria una ventaja cuando las buenas propiedades de las pelotas presurizadas y no presurizadas pudieran combinarse. Sorprendentemente, hemos encontrado una nueva pelota de tenis que proporciona la misma comodidad como la pelota presurizada tradicional, la cual mantiene sus propiedades al menos tanto como las no presurizadas, que puede elaborarse fácilmente y que puede tener exactamente la misma apariencia que la pelota tradicional . Por lo tanto, la prese te invención se refiere a una pelota de tenis que comprende una
espuma de poliuretano elastomérico teniendo una forma de pelota y una densidad de 250-800 kg/m3 cuya espumase encuentra cubierta con un material textil y cuya espuma ha sido preparada al reaccionar un poliisocianato aromático y un poliol comprendiendo al menos 60% en peso de un poliol que tiene un nivel de no saturación de a lo más 0.03 meq/g y utilizando un agente soplador . El proceso para elaborar una pelota de tenis de acuerdo a la presente invención comprende elaborar una espuma de poliuretano elastomérico con forma de pelota al colocar un poliisocianato aromático, un poliol que comprende al menos 60% en peso de un poliol que tiene un nivel de no saturación de a lo más 0.03 meq/g y un agente soplador en un molde con forma de pelota y al permitir a estos ingredientes formar una espuma de poliuretano, removiendo la espuma del molde y cubriendo la espuma con un material textil. La pelota de tenis preferentemente tiene las siguientes características adicionales: peso de la pelota: 50-70 y preferentemente 55-60 g,
densidad de la pelota: 230-540 kg/m3, diámetro de la pelota: 6-8 cm, rebote de la pelota (después de una caída libre de 254 cm) : 110-160 y preferentemente 120-150 cm, desviación de carga por compresión de la pelota (CLD) de 0.4-0.8 cm (hacia adelante) y 0.5-12 cm (de regreso) . La CLD se mide, utilizando el equipo de Percey Herbert Strevens según se describe en GBP 230250 o el equipo similar aprobado por la Federación
Internacional de Tenis, a 8.2 kg de carga y sobre 3 ejes con una variación de a lo más 0.076 cm, - espesor del material textil: 0.5-5 mm, densidad del material textil: 150-250 kg/m3. Más preferentemente, la pelota de tenis tiene estas características en combinación. La Federación Internacional de Tenis requiere un rebote de 134.6-147.3 cm (53-58 pulgadas), una CLD hacia delante de 0.5-0.6 cm y una CLD de regreso de 0.67-0.91 cm . Procedimiento General Para Prueba: Antes de que una pelota se pruebe deberá
- -comprimirse de manera uniforme por aproximadamente una pulgada (2.54 cm) sobre cada uno de los tres diámetros en ángulos rectos entre si en sucesión; este proceso debe llevarse a cabo tres veces (nueve compresiones en todo) . Todas las pruebas son para completarse dentro de dos horas de precompre s ión . Al menos que se especifique de otra forma, todas las pruebas deberán hacerse a una temperatura de aproximadamente 68° Fahrenheit (20° Celsius) , una humedad relativa de aproximadamente 60% y, al menos que se especifique de otra forma, una presión atmosférica de aproximadamente 30 pulgadas Hg (102 kPa) . Todas las pelotas deberán mantenerse a esta temperatura y esta humedad por 24 horas antes de la prueba y cuando la pruebe se inicie . El uso de espumas en pelotas de tenis se ha descrito en el pasado; la técnica interesante se encuentra en US 5413331, US 2005/014854, EP 1148085, KR 2001/002975, EP 10645, GB 2008954, NL 9201353, DE 3131705, GB 2001538, GB 910701, EP 1344555, DE 2911430 y WO 03/41813. Sin embargo, las pelotas de tenis que se
reclaman actualmente, no han sido descritas. En el contexto de la presente invención los siguientes términos tienen el siguiente significado : 1) índice de isocianato o índice NCO o índice : La relación de grupos NCO sobre átomos de hidrógeno reactivo al isocianato presentes en una formulación, dada como un porcentaje: [NCO] xlOO (%) . [Hidrógeno activo]
En otras palabras, el índice NCO expresa el porcentaje de isocianato actualmente utilizado en una formulación con respecto a la cantidad de isocianato teóricamente requerida para reaccionar con la cantidad de hidrógeno reactivo al isocianato utilizado en una formulación . Deberá observarse que el índice de isocianato según se utiliza en la presente se considera desde el punto de vista del proceso de polimerización actual preparando el elastómero que incluye el ingrediente de isocianato y los ingredientes reactivos al
isocianato. Cualquiera de los grupos de isocianato consumidos en una etapa preliminar para producir poliisocianatos modificados (incluyendo tales derivados de isocianato referidos en la técnica como prepolimeros ) o cualquiera de los hidrógenos activos consumidos en una etapa preliminar (por ejemplo, reaccionados con isocianato para producir polioles modificados) no se toman en cuenta en el cálculo del índice de isocianato. Solamente los grupos de isocianato libre y los hidrógenos reactivos al isocianato libre (incluyendo aquellos del agua) presentes en la etapa de polimerización actual se toman en cuenta. 2) La expresión "átomos de hidrógeno reactivo al isocianato", según se utiliza en la presente, para el propósito de calcular el índice de isocianato se refiere al total de átomos de hidrógeno activo en grupos amina e hidroxilo presentes en las composiciones reactivas; esto significa que para el propósito de calcular el índice de isocianato en el proceso de polimerización actual un grupo hidroxilo se considera que comprende un hidrógeno reactivo, un grupo amina primario se
considera que comprende un hidrógeno reactivo y una molécula de agua se considera que comprende dos hidrógenos activos. 3) Sistema de reacción: una combinación de componentes en donde los poliisocianatos se mantienen en uno o más contenedores separados de los componentes reactivos al isocianato. 4) La expresión "espuma o material de poliuretano elastoraérico", según se utiliza en la presente, se refiere a productos según se obtienen al reaccionar los poliisocianatos con los compuestos que contienen hidrógeno reactivo al isocianato, utilizando agentes espumadores, y en particular incluye productos celulares obtenidos con agua como agente espumador reactivo (incluyendo una reacción de agua con grupos isocianato que producen enlaces de urea y dióxido de carbono y que producen espumas de pol iurea-ure taño ) . 5) El término "funcionalidad de hidroxilo nominal promedio", se utiliza según en la presente, para indicar la funcionalidad promedio en número (número de grupos hidroxilo por molécula) del poliol o la composición de poliol en el supuesto de que esta sea la
funcionalidad promedio en número (número de átomos de hidrógeno activo por molécula) del (de los) iniciador (es) utilizado (s) en su preparación a pesar de que en la práctica frecuentemente será de cierta forma menor debido a cierta no saturación terminal. 6) La palabra "promedio" se refiere a promedio en número al menos que se indique de otra fo rma . 7) La "Densidad" se mide de acuerdo al DIN
53420 y es densidad moldeada al menos que se especifique de otra forma. 8) La no saturación en polioles se mide de acuerdo a AS TM D4671-05. 9) La "espuma de poliuretano que tiene una forma de pelota" se refiere a una pelota que consiste completamente de espuma de poliuretano, la cual preferentemente es una pieza de espuma. La espuma de poliuretano elastomérico se prepara al reaccionar un pol i i sociana to , el cual preferentemente se selecciona de poliisocianatos aromáticos, y un poliol y al utilizar un agente soplador. Los poliisocianatos preferentemente se
seleccionan de poliisocianatos aromáticos como tolueno di i socianato , naftalenodiisocianato, y preferentemente di fenilmetano diisocianato
(MDI) , mezclas de MDI con homólogos de los mismos teniendo una funcionalidad de isocianato de 3 o más, cuyas mezclas se conocen ampliamente MDI polimérico o crudo, y variantes terminadas en isocianato de estos poliisocianatos, tales variantes conteniendo uretano, uretonimina, carbodi imida , urea, alofanato y/o grupos biuret. Las mezclas de estos poliisocianatos puede utilizarse asi también . Más preferentemente, el poliisocianato se selecciona de 1) un di feni lme t ano diisocianato comprendiendo al menos 40%, preferentemente al menos 60% y más preferentemente al menos 85% en peso de 4 , 4 ' -difenilmetano diisocianato y las siguientes variantes preferidas de tales di fenilmetano diisocianato: 2) una variante modificada de uretonimina y/o carbodiimida de poliisocianato 1), la variante teniendo un valor NCO de 20% en peso o más; 3) una variante modificada de uretano de poliisocianato 1), la variante teniendo un valor NCO de 20% en peso o
más y siendo el producto de reacción de un exceso de pol i i socianat o 1) y de un poliol que tiene una funcionalidad de hidroxilo nominal promedio de 2-4 y un peso molecular promedio de menos de 1000; 4) un prepolimero que tiene un valor NCO de 10% en peso o más y preferentemente de 15% en peso o más y que es el producto de reacción de un exceso de cualquiera de los po 1 i i s oc i a nat o s anteriormente mencionados 1-3) y de un poliol que tiene una funcionalidad nominal promedio de 2-6, un peso molecular promedio de 1000-12000 y preferentemente un valor hidroxilo de 15 a 60 mg de KOH/g, y 5) mezclas de cualquiera de los poliisocianatos anteriormente mencionados. El pol i i sociana to 1) comprende al menos 40% en peso de 4,4'-MDI. Tales poliisocianatos se conocen en la técnica e incluyen 4,4'-MDI puro y mezclas isoméricas de 4,4'-MDI y hasta 60% en peso de 2,4'- DI y 2,2'-MDI. Se señala que la cantidad de 2,2'-MDI en las mezclas isoméricas a su vez se encuentra en un nivel de impureza y en general no excederá 2% en peso, el resto siendo 2,4'-MDI y 4,4'-MDI. Los poliisocianatos como estos se conocen en la técnica y se-
encuentran comercialmente disponibles; por ejemplo Poliuretanos Suprasec™ MPR ex Huntsman, que es un negocio de Huntsman International LLC (que pertenece a la marca Suprasec) . Las variantes modificadas de carbodiimida y/o uretonimina del poliisocianato 1) anterior también se conocen en la técnica y se encuentran comercialmente disponibles; por ejemplo, Suprasec 2020, Poliuretanos ex Hunt sman . Los variantes modificados de uretano del poliisociana o 1) anterior también se conocen en la técnica, véase por ejemplo The ICI Polyurethanes Book por G. Woods 1990, 2a edición, páginas 32-35. Los prepolimeros anteriormente mencionados de poliisocianato 1) que tienen un valor NCO de 10% en peso o más, también se conocen en la técnica. Preferentemente, el poliol utilizado para elaborar estos prepolimeros se selecciona de polioles de poliéster y polioles de poliéter . Las mezclas de los poliisocianatos anteriormente mencionados podrán utilizarse asi también, véase por ejemplo The ICI
Polyurethanes Book por G. Woods 1990, 2da edición, páginas 32-35. Un ejemplo de tal poliisocianato comercialmente disponible es Suprasec 2021 Poliuretanos ex Huntsman. Los polioles utilizados son polioles que comprenden al menos 60% en peso y preferentemente al menos 80% en peso y más preferentemente 100% en peso (todos calculados en peso del poliol) de un poliol que tiene un nivel de no saturación de a lo más 0.03 meq/g; preferentemente este nivel es a lo más 0.01 meq/g. El resto es a lo más 40% en peso y preferentemente a lo más 20% en peso del poliol puede seleccionarse de polioles que tienen un nivel más alto de no saturación. Los polioles preferentemente tienen una funcionalidad nominal promedio de 2-4 y un peso molecular promedio de 1000-8000 y preferentemente de 1000-7000. Los polioles preferidos, que tienen un nivel de no saturación de a lo más 0.03 meq/g y preferentemente de a lo más 0.01 meq/q, son polioles de po 1 i ox i et i 1 e no polioxipropileno que tienen un contenido de oxietileno de 50-90% en peso (calculado en el peso del poliol) y la funcionalidad anterior y el peso molecular.
Tales polioles también se conocen en la técnica. Los ejemplos son Daltocel F442, F444 y F555; todos ex Huntsman (Daltocel es una marca de Huntsman International LLC) . Una. pelota de tenis de acuerdo a la invención es una pelota de tenis que comprende una espuma de poliuretano elastomérico que tiene una forma de pelota y una densidad de 250-800 kg/m3, cuya espuma se encuentra cubierta con un material textil, la espuma habiéndose preparado al reaccionar un poliisocianato aromático y un poliol que comprende al menos 60% en peso (sobre el peso del poliol) de un poliol que tiene un nivel de no saturación de a lo más 0.03 meq/g y al utilizar un agente soplador . Al elaborar la espuma elastomérica se utilizará un agente soplador. El agente soplador debería utilizarse en tal cantidad que se obtenga una densidad de 250-800 kg/m3. Esta cantidad puede variar dependiendo del tipo de agente soplador utilizado. Aquellos expertos en la materia serán capaces de determinar la cantidad a la luz de la presente descripción y el agente soplador elegido. Los agentes
sopladores pueden elegirse de agentes sopladores físicos, como CFC's y HCFC's y agentes sopladores químicos como diazodicarbonamida y agua. Las mezclas de agentes sopladores pueden utilizarse así también. El agua se prefiere más y preferentemente se utiliza en una cantidad de 0.1-1.0% en peso calculada sobre la cantidad de pol iol . En la preparación de la espuma de poliuretano elastomérico preferentemente se utilizan un diluyente de cadena reactiva al isocianato y un catalizador. Los diluyentes de cadena reactiva al isocianato pueden seleccionarse de aminas, ami no - a 1 coho 1 e s y polioles; se utilizan preferentemente polioles. Además, los diluyentes de cadena pueden ser aromáticos, cicloalifáticos, aralifáticos y alifáticos; preferentemente se utilizan los alifáticos. Los diluyentes de cadena tienen un peso molecular de menos de 1000 y preferentemente de 62-800. Los más preferidos son los dioles alifáticos. que tienen un peso molecular de 62-800, tal como e t i 1 eng 1 i co 1 , 1 , 3-propanodiol , 2-
metil-1 , 3-propanodiol , 1 , 4 -but anodiol , 1,5-pentanodiol, 1 , 6-hexanodiol , 1 , 2 -propanodiol , 1 , 3-butanodiol , 2 , 3-butanodiol , 1,3-pentanodiol, 1 , 2 -hexanodiol , 3-metilpentano-1,5-diol, 2 , 2-dimetil-l , 3-propanodiol , diet ilénglicol , dipropilénglicol y tripropilénglicol , productos propoxi lat ados y/o etoxilatados de los mismos y mezclas de estos diluyentes de cadena. La cadena de diluyentes de cadena, si se utiliza, es 1-20% en peso calculado sobre la cantidad de poliol. Los catalizadores utilizados son catalizadores que mejoran la formación de enlaces de uretano como catalizadores de estaño como octato de estaño y dibutilindilaurato, catalizadores de amina terciaria como trietilenodiamina, imidazoles como dimetilimidazol , ésteres como ésteres de maleato y ésteres de acetato, y sales de carboxilato de metal terroso alcalino o metal álcali como sales sódicas y potásicas, especialmente las sales potásicas. Los ejemplos son acetato de potasio, hexanoato, 2-e t i lhexanoat o y octanato. Si se desea, pueden utilizarse mezclas de catalizadores. La
cantidad de catalizador usualmente se encontrará en el rango de 0.1 a 10, preferentemente 0.2-5 partes en peso por 100 partes en peso de reactivos. Además de los ingredientes anteriores, los aditivos y los auxiliares comúnmente utilizados en la elaboración de elastómeros pueden utilizarse como ingredientes opcionales; los ejemplos son degradadores (es decir, compuestos reactivos al isocianato que tienen una funcionalidad nominal promedio de 3-8 y un peso molecular promedio de menos de 1000 y preferentemente de menos de 800) , agentes tensoact ivos , retardadores de fuego, retardadores de humo, estabilizadores de UV, colorantes, inhibidores microbianos, materiales de relleno, reactivos de liberación de molde interno y agentes de liberación de molde externo . La reacción para preparar la espuma se conduce en un índice NCO de 80-120 y preferentemente de 90-110 y más preferentemente de 94-106. Los elastómeros pueden elaborarse de acuerdo al proceso de una sola vez, el proceso
de semi-prepollmero o el proceso de prepol íme ro . El proceso de moldeo podrá conducirse de acuerdo al proceso de moldeo por inyección de reacción, el proceso de moldeo por colada, el moldeo rotacional y otros procesos de moldeo conocidos . Los ingredientes pueden abastecerse en el molde de manera independiente. Alternati amente uno o más de los ingredientes, excepto el po 1 i i sociana t o , se premezclan y por consecuencia se abastecen en el molde. El mezclado por choque y mezclado en linea podrán utilizarse en el proceso de preparación. Una vez que los ingredientes se han combinado y mezclado y abastecido en el molde, se les permite reaccionar. La temperatura de los ingredientes y del molde puede variar de la temperatura ambiente a 100°C. El tiempo de reacción puede variarse entre rangos amplios, por ejemplo, de 1 minuto a 20 horas y preferentemente de 2 minutos a 10 horas; después de allí el elastómero podrá desmoldearse. Puede utilizarse cualquier tipo de molde como moldes metálicos, moldes de
resina epóxica de silicio y moldes de resina epóxica. El sobre embalaje aplicado en el proceso puede variar de 120-500%, el sobre embalaje definiéndose como los tiempos de densidad moldeada 100% divididos por su densidad de aumento libre. Después de desmoldar el elastómero obtenido, preferentemente se post-cura. La pos t-curación puede variar entre rangos amplios como entre 1/2 hora y 6 meses y a una temperatura entre temperatura ambiente y 100°C. Mientras más alta sea la temperatura más corto será el tiempo de pos t - cu ra c i ón . Por consecuencia, el elastómero se cubre con material textil. Puede utilizarse cualquier material textil; puede ser tejido y/o no tejido, y sintético y/o no sintético. Preferentemente, este es el material textil usualmente empleado para elaborar pe.lotas de tenis, por ejemplo, una mezcla de lana y fibra sintética, por ejemplo, nylon. Los materiales textiles útiles son material textil de Meltón y material textil de Aguja, los cuales se encuentran comercialmente disponibles y otros materiales tipo fieltro. El color del material
textil puede ser de cualquier color. Preferentemente, el material textil tiene el color usualmente empleado, es decir, blanco o amarillo. El material textil puede aplicarse en cualquier manera. Preferentemente, se aplica en la manera usual; es decir, al adherir dos espacios con forma de mancuerna sobre los cuales en sus lados inversos se encuentran revestidos con un adhesivo sobre la superficie de la pelota elastomérica . Los dos espacios con forma de mancuerna preferentemente tienen la misma forma y el mismo tamaño; juntos el tamaño de estos dos espacios es aproximadamente igual al área de superficie de la pelota. La adhesión de las dos piezas a la pelota podrá conducirse por medio de un adhesivo. Cualquier adhesivo adecuado podrá utilizarse. Los dos espacios preferentemente se conectan entre si preferentemente en una forma sin suturas, por ejemplo, al pegar los bordes de los espacios entre si por medio de un adhesivo. La invención se ilustra con el siguiente e j emplo . E j emplos Una mezcla de poliol se hizo al combinar y
mezclar 84.05 partes en peso (pbw) Daltocel F555, 14 pbw de 1 , -butanodiol , 1 pbw de Dabco 25S (catalizador de Air Products), 0.6 pbw de Jeffcat™ ZF-22 (catalizador de Huntsraan) y 0.35 pbw de agua. Esta mezcla de poliol y poliisocianato ex Huntsman Suprasec 2433 se abastecieron en un molde por medio de una cabeza mezcladora en índice 94. El molde fue un molde de aluminio consistiendo de 2 partes cada una teniendo una cavidad de hemisferio. Ambas cavidades se rociaron con agente de liberación de molde externo, Acmosil 36-4536. Cuando las 2 partes se encuentran cerradas juntas forman una cavidad esférica teniendo un diámetro de 6.25 cm . Las 2 partes se mantienen juntas por medio de fuerzas de sujeción. La temperatura del molde fue de 70°C. El sobre embalaje fue de 154% . Cuando se le había dado 7 minutos a la mezcla para reaccionar una espuma de poliuretano elastomérico se desmoldó teniendo una forma esférica. La pelota se curó, por consecuencia, en un horno a 80°C por 1 hora y después bajo condiciones ambientales por 6 semanas .
Después, las dos piezas con forma de mancuerna (misma forma y tamaño) de fieltro (espesor 0.25 cm) se adhirieron (utilizando adhesivo) sobre la superficie de la pelota. La superficie de las 2 piezas juntas fue la misma como la superficie de la pelota. El fieltro y el adhesivo, ambos eran materiales tradicionalmente utilizados en la elaboración de pelotas de tenis. 1 día después de la adhesión de las 2 piezas la pelota de tenis obtenida tuvo las siguientes propiedades. Un ejemplo comparativo se I nve nc i ón Compa ración condujo reemplazando Daltocel F555 con Daltocel F428 el cual tiene un nivel de no saturación de más de 0.03 meq/g. Densidad de la pelota sin 400 400 fieltro kg/m3 Peso de la pelota de 57 57 tenis, g Rebote, cm (medida según 140 125 se describe anteriormente) CLD, cm 0.57 hacia 1.0 hacia
(medida según se describe adelante adelante anteriormente ) 0.90 de 1.2 de regreso regreso