Ссылка на связанную заявку
Дата приоритета данной заявки определяется датой подачи предварительной патентной заявки США №62/257,276, которая была подана 19.11.2015 и содержание которой полностью включено в данное описание посредством ссылки.
Область техники
Изобретение относится к эластомерным изделиям, изготовленным из более чем одного слоя материала. Изобретение относится, в частности, к любой эластомерной перчатке (например типа применяемых в хирургии и других областях медицины, в промышленности, в аварийных ситуациях и т.д.), имеющей по меньшей мере два отдельных слоя из эластомерных материалов.
Уровень техники
Разработка современных резиновых материалов сделала возможным изготовление широкого ассортимента эластомерных изделий, таких как перчатки, с различными значениями прочности и химической стойкости. Перчатки применяются как средства защиты от инфекции, предохраняющие носящего их от бактерий, вирусов, патогенов, инфекций, болезней и других вредных факторов, которые могли бы попасть с поверхности или из жидкости тела (например крови) на кожу человека. Перчатки применяют также в производственных условиях, чтобы предотвращать контакт носящего их с различными химическими реагентами. В области медицины перчатки могут использоваться, чтобы защищать носящего их от определенных медикаментов, которые могут быть токсичными, например от медикаментов, применяемых в химиотерапии. При использовании перчаток в медицинских или производственных условиях существует риск того, что они будут проколоты, особенно когда перчатки применяются совместно с острыми предметами, такими как иголки, ножницы, лезвия, зажимы и т.д., или с производственным оборудованием. Когда появляется такой прокол, защитный барьер, созданный перчатками, нарушается, и для носящего их повышается риск воздействия на него бактерий, вирусов, патогенов, инфекций, болезней и т.д. При этом важно, чтобы носящий замечал повреждения защитного барьера, обеспечиваемого перчатками. Однако в большинстве случаев повреждение является мелким (например в форме прокола, дырочки или надрыва от воздействия иглы, стрелки и т.д.), так что носящий может не заметить появившееся повреждение. Кроме того, в зависимости от обстановки, в которой используются перчатки, различные факторы могут затруднять обнаружение повреждения. Например, маленький прокол будет невозможно заметить, если освещение является плохим или перчатка испачкана, или вид ее изменился по другим причинам. В этой связи следует отметить, что были разработаны двухслойные перчатки, один из двух слоев которых имеет белый цвет, что достигалось просто добавлением диоксида титана к одному из слоев. Однако до сих пор не удавалось формировать окрашенный слой с ровным и однородным распределением цвета, не загрязненный пигментом, в то же время обеспечивая достаточные насыщенность значение цвета без эффекта "расплывания", если другой слой не является белым. Кроме того, поскольку один из слоев является белым, обнаружение повреждения затруднено, особенно в производственных условиях, в которых человек, носящий перчатки, может вступать в контакт со многими опасными материалами. Как следствие, носящий перчатку, заметив на ней светлое (беловатое) место, может не распознать, что перчатка была повреждена. Кроме того, окружающая обстановка может включать стенки, стойки, оборудование, осветительные приборы и другие объекты, имеющие белый цвет или подчеркивающие белый цвет, так что носящему будет трудно различить "визуальную подсказку" на белой перчатке.
Раскрытие изобретения
Таким образом, существует потребность в перчатке, позволяющей быстро идентифицировать проколы, дырки, надрывы и т.д., чтобы носящий перчатку человек сразу же замечал, что его перчатка повреждена, т.е. он доступен воздействию со стороны окружающей обстановки. Такая перчатка позволила бы носящему ее быстро заменить свои перчатки новой парой, чтобы минимизировать риск контакта с внешней средой.
В соответствии с одним вариантом изобретения предлагается многослойное эластомерное изделие. Данное изделие содержит первый слой, который содержит первый эластомерный материал, компаундированный с первым цветовым пигментом, и второй слой, который содержит второй эластомерный материал, компаундированный со вторым цветовым пигментом. При этом между первым слоем и вторым слоем создан уровень контраста, достаточный для обнаружения повреждения в первом слое.
В одном конкретном варианте каждый из первого и второго эластомерных материалов содержит полиуретан, нитриловый каучук (нитрилкаучук), бутадиенстирольный каучук, изобутиленоизопреновый каучук, полихлоропрен, полиизопрен или натуральный каучук, или их комбинацию. В одном варианте каждый из первого и второго эластомерных материалов содержит нитриловый каучук. При этом нитриловый каучук может быть компаундирован со щелочным агентом, оксидом металла, сшивающим агентом на основе серы и ускорителем вулканизации. В другом варианте первый эластомерный материал может содержать полиуретан, а второй эластомерный материал может содержать нитриловый каучук.
Еще в одном варианте эластомерное изделие может быть перчаткой. При этом первый слой образует слой с наружной стороны перчатки (наружный слой), а второй слой образует слой с внутренней стороны перчатки (внутренний слой). Однако должно быть также понятно, что первый слой может формировать внутренний слой перчатки, а второй слой - ее наружный слой. Перчатка может иметь манжету, сформированную из второго слоя. Кроме того, перчатка может иметь ладонную область с толщиной в интервале от 0,01 мм до около 6 мм.
В следующем варианте первый слой изделия может быть более темным, чем второй слой. При этом цветовая разность ΔЕ* между первым и вторым слоями, определенная согласно стандарту CIE 1976 Международной комиссии по освещению (Commission Internationale de I'Eclairage), превышает 2,5.
В дополнительном варианте содержание первого цветового пигмента в первом слое составляет от 0,25 части до около 5 частей на 100 частей сухого первого эластомерного материала.
В следующем варианте содержание второго цветового пигмента во втором слое составляет от 0,5 части до около 15 частей на 100 частей сухого второго эластомерного материала.
В другом варианте второй слой может содержать диоксид титана, содержание которого во втором слое составляет от 0,25 части до около 30 частей на 100 частей сухого второго эластомерного материала. При этом отношение содержания диоксида титана к содержанию второго цветового пигмента может составлять от 0,25 до около 3. В этом случае второй слой может характеризоваться уровнем насыщенности цвета, превышающим 25%, и значением цвета, превышающим 25%.
В другом варианте на первом слое с использованием маски может быть сформирован рисунок, паттерн, логотип, узор или текст таким образом, что в месте нанесения маски виден второй слой.
В дополнительном варианте повреждение в первом слое может делать видимым второй цветовой пигмент второго слоя, что облегчает обнаружение повреждения.
В одном варианте эластомерное изделие пригодно для использования в вывернутом состоянии.
В соответствии с другим аспектом изобретения предлагается многослойное эластомерное изделие. Оно содержит первый слой, который является просвечивающим и содержит первый эластомерный материал, и второй слой. Второй слой содержит второй эластомерный материал, компаундированный с цветовым пигментом. При этом между первым слоем и вторым слоем создан уровень контраста, достаточный для обнаружения повреждения в первом слое.
В одном конкретном варианте каждый из первого и второго эластомерных материалов содержит полиуретан, нитриловый каучук, бутадиенстирольный каучук, изобутиленоизопреновый каучук, полихлоропрен, полиизопрен или натуральный каучук, или их комбинацию. В одном варианте каждый из первого и второго эластомерных материалов может содержать нитриловый каучук. При этом нитриловый каучук может быть компаундирован со щелочным агентом, оксидом металла, сшивающим агентом на основе серы и ускорителем вулканизации. В другом варианте первый эластомерный материал может содержать полиуретан, а второй эластомерный материал может содержать нитриловый каучук.
В другом варианте эластомерное изделие может быть перчаткой. При этом первый слой образует наружный слой перчатки, а второй слой образует ее внутренний слой. Однако должно быть также понятно, что первый слой может формировать внутренний слой перчатки, а второй слой - наружный слой перчатки. Перчатка может иметь манжету, сформированную из второго слоя. Кроме того, перчатка может иметь ладонную область с толщиной в интервале от 0,01 мм до около 6 мм.
В дополнительном варианте содержание цветового пигмента во втором слое может составлять от 0,5 части до около 15 частей на 100 частей сухого второго эластомерного материала.
Еще в одном варианте второй слой может содержать диоксид титана, содержание которого во втором слое составляет от 0,25 части до около 30 частей на 100 частей сухого второго эластомерного материала. При этом отношение содержания диоксида титана к содержанию цветового пигмента может составлять от 0,25 до около 3. Кроме того, второй слой может характеризоваться уровнем насыщенности цвета, превышающим 25%, и значением цвета, превышающим 25%.
Еще в одном варианте с использованием маски на первом слое может быть сформирован рисунок, паттерн, логотип, узор или текст таким образом, что в месте нанесения маски виден второй слой.
В дополнительном варианте повреждение в первом слое может делать видимым второй цветовой пигмент второго слоя, что облегчает обнаружение повреждения.
В другом варианте эластомерное изделие пригодно для использования в вывернутом состоянии.
В соответствии еще с одним аспектом изобретения предлагается способ изготовления многослойного эластомерного изделия. Способ включает следующие операции:
a) производят окунание формы в первый раствор, содержащий первый свободный от порошка коагулянт, содержащий первую соль металла, содержание которой в первом растворе составляет от около 6 масс. % до около 14 масс. %;
b) производят окунание формы в первую эластомерную композицию, содержащую первый эластомерный материал, чтобы сформировать первый слой;
c) производят окунание формы во второй раствор, содержащий второй свободный от порошка коагулянт, содержащий вторую соль металла, содержание которой во втором растворе составляет от 3 масс. % до 22 масс. %;
d) производят окунание формы во вторую эластомерную композицию, содержащую второй эластомерный материал, чтобы сформировать второй слой, и
e) производят вулканизацию первой и второй эластомерных композиций, чтобы сформировать многослойное эластомерное изделие, в котором между первым слоем и вторым слоем создан уровень контраста, достаточный для обнаружения повреждения в первом слое.
Далее, в некоторых вариантах длительность окунания во вторую эластомерную композицию на 10-90% короче, чем длительность окунания в первую эластомерную композицию.
В одном варианте первая соль металла в первом растворе и вторая соль металла во втором растворе могут представлять собой нитрат, сульфат или хлорид кальция, алюминия или цинка или их комбинацию.
В дополнительном варианте первый раствор и/или второй раствор могут дополнительно содержать воск, гидрогель, силикон, гель, неорганический порошок, антимикробный агент, акриловый полимер, пероксидный сшивающий агент, смягчающее средство, гидрофильный агент, гидрофобный агент, пигмент, окрашивающее средство, краситель, порошок на основе полиолефина, сурфактант, мыло, кислотный агент или щелочной агент, или их комбинацию.
В другом варианте каждый из первого и второго эластомерных материалов может содержать полиуретан, нитриловый каучук, бутадиенстирольный каучук, изобутиленоизопреновый каучук, полихлоропрен, полиизопрен или натуральный каучук, или их комбинацию. В одном варианте каждый из первого и второго эластомерных материалов может содержать нитриловый каучук. При этом нитриловый каучук может компаундироваться со щелочным агентом, оксидом металла, сшивающим агентом на основе серы и ускорителем вулканизации. В одном конкретном варианте первый эластомерный материал может содержать полиуретан, а второй эластомерный материал - нитриловый каучук.
Еще в одном варианте эластомерное изделие может представлять собой перчатку, первый слой которой образует слой с ее наружной стороны, а второй слой образует слой с ее внутренней стороны. Перчатка может иметь манжету, сформированную из второй эластомерной композиции путем окунания формы во вторую эластомерную композицию на большую глубину, чем в первую эластомерную композицию. Кроме того, перчатка может иметь ладонную область с толщиной в интервале от 0,01 мм до около 6 мм.
В дополнительном варианте к первому слою может быть примешан первый цветовой пигмент в количестве, соответствующем от 0,25 части до 5 частей на 100 частей сухого первого эластомерного материала, а ко второму слою может быть примешан второй цветовой пигмент в количестве, соответствующем от 0,5 части до 15 частей на 100 частей сухого второго эластомерного материала. Кроме того, ко второму слою может быть примешан диоксид титана в количестве, соответствующем от 0,25 части до 30 частей на 100 частей сухого второго эластомерного материала. При этом отношение содержания диоксида титана к содержанию второго цветового пигмента может составлять от 0,25 до около 3. Второй слой может характеризоваться уровнем насыщенности цвета, превышающим 25%, и значением цвета, превышающим 25%.
В одном варианте первый слой может быть более темным, чем второй слой, причем цветовая разность ΔЕ* между первым и вторым слоями, определенная согласно стандарту CIE 1976, превышает 2,5.
Еще в одном варианте первый слой может быть просвечивающим. В этом варианте цветовой пигмент примешивают ко второму слою в количестве, соответствующем от 0,5 части до 15 частей на 100 частей сухого второго эластомерного материала, тогда как диоксид титана может быть примешан ко второму слою в количестве, соответствующем от 0,25 части до около 30 частей на 100 частей сухого второго эластомерного материала. При этом отношение содержания диоксида титана к содержанию цветового пигмента может составлять от 0,25 до около 3. Далее, второй слой может характеризоваться уровнем насыщенности цвета, превышающим 25%, и значением цвета, превышающим 25%.
В другом варианте может быть использована маска, чтобы сформировать на первом слое рисунок, паттерн, логотип, узор или текст таким образом, что в месте нанесения маски будет виден второй слой.
В одном варианте повреждение в первом слое делает видимым второй цветовой пигмент второго слоя, что облегчает обнаружение повреждения пользователем.
В соответствии еще с одним аспектом изобретения предлагается способ изготовления многослойного эластомерного изделия, включающий следующие операции:
a) производят окунание формы в раствор, содержащий свободный от порошка коагулянт, содержащий соль металла, содержание которой в растворе составляет от 3 масс. % до 22 масс. %;
b) производят окунание формы в первую эластомерную композицию, содержащую первый эластомерный материал, чтобы сформировать первый слой;
c) производят окунание формы во вторую эластомерную композицию, содержащую второй эластомерный материал, чтобы сформировать второй слой, и
d) производят вулканизацию первой и второй эластомерных композиций, чтобы сформировать многослойное эластомерное изделие, в котором между первым слоем и вторым слоем создан уровень контраста, достаточный для обнаружения повреждения в первом слое.
В некоторых вариантах длительность окунания во вторую эластомерную композицию может на 40-100% превышать длительность окунания в первую эластомерную композицию.
В одном варианте соль металла может представлять собой нитрат, сульфат или хлорид кальция, алюминия или цинка или их комбинацию.
В дополнительном варианте раствор может дополнительно содержать воск, гидрогель, силикон, гель, неорганический порошок, антимикробный агент, акриловый полимер, пероксидныйсшивающий агент, смягчающее средство, гидрофильный агент, гидрофобный агент, пигмент, окрашивающее средство, краситель, полиолефиновый порошок, сурфактант, мыло, кислотный агент или щелочной агент, или их комбинацию.
В другом варианте каждый из первого и второго эластомерных материалов содержит полиуретан, нитриловый каучук, бутадиенстирольный каучук, изобутиленоизопреновый каучук, полихлоропрен, полиизопрен или натуральный каучук, или их комбинацию. В одном варианте каждый из первого и второго эластомерных материалов содержит нитриловый каучук. При этом нитриловый каучук в первом эластомерном материале и/или во втором эластомерном материале может быть скомпаундирован со щелочным агентом, оксидом металла, сшивающим агентом на основе серы и ускорителем вулканизации. Еще в одном варианте первый эластомерный материал может содержать полиуретан, а второй эластомерный материал - нитриловый каучук.
В дополнительном варианте эластомерное изделие может представлять собой перчатку, у которой первый слой образует слой с ее наружной стороны, а второй слой образует слой с ее внутренней стороны. Перчатка может иметь манжету, сформированную из второй эластомерной композиции путем окунания формы во вторую эластомерную композицию на большую глубину, чем в первую эластомерную композицию. Перчатка может также иметь ладонную область с толщиной в интервале от 0,01 мм до около 6,0 мм.
В одном варианте к первому слою может быть примешан первый цветовой пигмент в количестве, соответствующем от 0,25 части до 5 частей на 100 частей сухого первого эластомерного материала. В дополнение, ко второму слою может быть примешан второй цветовой пигмент в количестве, соответствующем от 0,5 части до 15 частей на 100 частей сухого второго эластомерного материала. Кроме того, ко второму слою может быть примешан диоксид титана в количестве, соответствующем от 0,25 части до около 30 частей на 100 частей сухого второго эластомерного материала. При этом отношение содержания диоксида титана к содержанию второго цветового пигмента может составлять от 0,25 до около 3. Далее, второй слой может характеризоваться уровнем насыщенности цвета, превышающим 25%, и значением цвета, превышающим 25%.
Еще в одном варианте первый слой может быть сделан более темным, чем второй слой. При этом цветовая разность ΔЕ* между первым и вторым слоями, определенная согласно стандарту CIE 1976, превышает 2,5.
В одном варианте первый слой может быть просвечивающим. В этом случае содержание цветового пигмента, примешанного ко второму слою, составляет от 0,5 части до около 15 частей на 100 частей сухого второго эластомерного материала.
Кроме того, диоксид титана может быть примешан ко второму слою в количестве, соответствующем от 0,25 части до около 30 частей на 100 частей сухого второго эластомерного материала. При этом отношение содержания диоксида титана к содержанию цветового пигмента может составлять от 0,25 до около 3. Далее, второй слой может характеризоваться уровнем насыщенности цвета, превышающим 25%, и значением цвета, превышающим 25%.
Дополнительный вариант включает нанесение маски, чтобы сформировать на первом слое рисунок, паттерн, логотип, узор или текст. В результате в месте нанесения маски виден второй слой.
Согласно другому варианту повреждение в первом слое может открывать второй слой, что облегчает обнаружение повреждения пользователем.
В одном варианте способ может дополнительно включать, до начала операции вулканизации, повторное окунание формы во вторую эластомерную композицию, содержащую второй эластомерный материал, или окунание формы в третью эластомерную композицию, содержащую третий эластомерный материал.
Дополнительные признаки и преимущества изобретения будут раскрыты в нижеследующем подробном описании. И данный раздел, и следующий раздел описания, включающий конкретные примеры, служат только для облегчения понимания изобретения, объем которого определяется прилагаемой формулой.
Краткое описание чертежей
Далее, со ссылками на прилагаемые чертежи, приводится описание изобретения, достаточно полное для его осуществления специалистами в соответствующей области и включающее описание наилучшего варианта изобретения.
Фиг. 1А иллюстрирует вариант многослойной перчатки согласно изобретению, манжета которой сформирована, путем отворачивания многослойной перчатки, так, что внутренний слой перчатки образует наружный слой манжеты, чтобы демонстрировать цветовую контрастность перчатки.
Фиг. 1В иллюстрирует другой вариант многослойной перчатки согласно изобретению, манжета которой сформирована путем окунания перчаточной формы глубже в композицию для слоя с внутренней стороны перчатки по сравнению с композицией для ее наружной стороны.
Фиг. 2 иллюстрирует высокий контраст между внутренней и наружной сторонами перчатки по фиг. 1А и 1В, облегчающий обнаружение повреждения.
Фиг. 3 иллюстрирует способ изготовления многослойной перчатки согласно одному варианту изобретения, использующий процесс с тремя окунаниями.
Фиг. 4 иллюстрирует способ изготовления многослойной перчатки согласно другому варианту изобретения, использующий процесс с четырьмя окунаниями.
Фиг. 5 иллюстрирует способ изготовления многослойной перчатки согласно еще одному варианту изобретения, использующий альтернативный процесс с четырьмя окунаниями.
На фиг. 6 в графической форме иллюстрируются механические свойства многослойной перчатки по изобретению, не подвергнутой старению, по сравнению с однослойной нитриловой перчаткой и с однослойной полиуретановой перчаткой.
На фиг. 7 в графической форме иллюстрируются механические свойства многослойной перчатки по изобретению, подвергнутой старению, по сравнению с однослойной нитриловой перчаткой и с однослойной полиуретановой перчаткой.
Фиг. 8 иллюстрирует различные уровни насыщенности цвета.
Фиг. 9 иллюстрирует различные уровни значения цвета.
Осуществление изобретения
Далее будут рассмотрены, в качестве примеров, различные варианты изобретения. Каждый пример приводится с целью пояснения изобретения, не ограничивая его объем. Действительно, специалистам в данной области будет понятно, что в изобретение могут быть внесены различные модификации и усовершенствования, не выходящие за пределы замысла и объема изобретения. Например, признаки, проиллюстрированные или описанные как часть одного варианта, могут быть использованы в другом варианте, чтобы получить еще один вариант. Соответственно, должно быть понятно, что изобретение охватывает все модификации и усовершенствования, не выходящие за пределы объема изобретения, определяемого прилагаемой формулой, а также их эквиваленты.
В своем широком аспекте изобретение направлено на создание эластомерных изделий (таких как перчатки), состоящих из более чем одного слоя. В одном варианте перчатка может содержать наружный слой, в который может быть компаундировано или интегрировано первое окрашивающее средство, и внутренний слой, в который может быть компаундировано или интегрировано второе окрашивающее средство. В другом (альтернативном) варианте перчатка может содержать просвечивающий наружный слой и внутренний слой, в который компаундировано или интегрировано окрашивающее средство. В данном контексте термин "просвечивающий слой" означает слой, пропускающий свет без возможности четко видеть объекты за этим слоем, в то же время позволяя различать контрасты. Оба этих варианта способны облегчить обнаружение повреждения наружного слоя либо благодаря высокому уровню контраста между наружным и внутренним слоями в случае использования первого и второго окрашивающих средств, либо благодаря тому, что наружный слой по сравнению с внутренним слоем является просвечивающим, так что при повреждении просвечивающего наружного слоя интенсивность внутреннего слоя увеличивается.
В некоторых вариантах слои могут являться отдельными слоями, которые не прикреплены друг к другу. Такой вариант может быть реализован использованием материалов (например нитрила и полиуретана), которые не слипаются друг с другом, и/или применением, в процессе окунания перчатки, раствора коагулянта, который может содержать антиадгезив. При этом, поскольку два слоя не прикреплены друг к другу, если это желательно, наружный слой может быть снят.Например, в случае использования перчаток персоналом аварийно-спасательной службы наружный слой может быть сделан более темным (например черным, коричневым, темно-серым, синим или пурпурным), причем он может присутствовать на начальном этапе оказания помощи пациенту. После того как пациент будет стабилизирован или в случае прибытия дополнительного персонала, представитель аварийно-спасательной службы может удалить наружный слой и продолжать носить только внутренний слой. Внутренний слой может иметь более яркий цвет (например зеленый, оранжевый, желтый или красный), который может быть более заметным для окружающих, когда данный представитель будет регулировать движение транспорта вокруг места происшествия. Кроме того, перчатка может быть выворачиваемой, так что более яркий внутренний слой может стать наружным слоем, например, в ситуациях, когда желательна улучшенная заметность (например при регулировании движения). В Таблице 1 приведены возможные комбинации цветов наружного и внутреннего слоев перчатки для некоторых вариантов изобретения. В скобках указаны цветовые коды Pantone, которые могут быть использованы для соответствующих красителей.
У эластомерной перчатки 101, представленной на фиг. 1А и 2, имеются область 105 пальцев и ладонная область 106. При этом перчатка может быть выполнена из двух слоев с высокой цветовой контрастностью или с существенно различными цветовыми интенсивностями, чтобы облегчить обнаружение повреждения. Другими словами, слой 102 с наружной стороны (далее наружный слой) и слой 107 с внутренней стороны (далее внутренний слой) могут иметь достаточный уровень цветовой контрастности для того, чтобы повреждение 104 наружного слоя 102 перчатки 101 могло быть легко обнаружено, поскольку через повреждение (например через прокол или надрыв) 104 наружного слоя 102 можно будет видеть внутренний слой 107. В перчатке 101 по фиг. 1А наружный слой 102 и внутренний слой 107 перчатки имеют одинаковые размеры (например, оба слоя сформированы путем окунания перчаточной формы в композицию для внутренней стороны, а затем, на ту же глубину, в композицию для наружной стороны). Как вариант, после этого конец внутреннего слоя 107 может быть завернут, чтобы сформировать манжету 103, так что станет виден цветовой контраст между слоями. Кроме того, должно быть понятно, что перчатку 101 можно изготовить с приданием той ее части, которая должна быть отвернута (чтобы сформировать манжету 103), увеличенной длины, так что носящему перчатку будет легче заворачивать ее конец для формирования манжеты. В дополнение, согласно другому варианту, представленному на фиг. 1В, внутренний слой 107 может заходить за наружный слой 102 со стороны ладонной области 106 перчатки 201 (например, с этой целью при формировании слоев перчатки путем окунания перчаточной формы сначала в композицию для внутренней стороны, а затем в композицию для наружной стороны, эту форму окунают в композицию для внутренней стороны на большую глубину). Сформированная таким способом манжета 103 будет наглядно показывать носящему перчатку, какая цветовая контрастность существует между двумя слоями.
В данном контексте термин "контраст" характеризует внешние различия, которые легко наблюдаются невооруженным глазом, такие как цветовые разности, различия в оттенках (значениях цвета), насыщенности цвета, непрозрачности, светопроницаемости, а также различия, связанные с возможностью видеть сквозь изделия. Например, различия между сходными цветами могут рассматриваться как контраст, если они демонстрируют цветовую разность (т.е. расстояние между двумя цветами, обозначенное Международной комиссией по освещению, как ΔЕ*), превышающую 2,3 (известно, что значение ΔЕ*=2,3 соответствует минимально различимой цветовой разности). В конкретных вариантах цветовая разность между наружным и внутренним слоями, выраженная в терминах ДЕ*, может превышать 2,5, например превышать 3, в частности 3,5. Измерение цветовых параметров L*a*b*, которые соответствуют значениям светлоты (L*), хроматического компонента в диапазоне от зеленого до красного (а*) и хроматического компонента в диапазоне от желтого до синего (b*), а также расчеты ΔЕ* (согласно стандарту CIE 1976 Международной комиссии по освещению) могут быть проведены с помощью спектроденситометра X-Rite 938 Spectrodensitometer D65/10°, используя фильтры системы CMY и следуя руководству для оператора, или с помощью любого другого подходящего устройства. Прибор X-Rite Spectrodensitometer поставляется фирмой X-Rite Corporation (США). В качестве средних значений оптических плотностей обычно принимаются суммы средних для трех измерений, проведенных с использованием каждого фильтра. ДЕ* рассчитывается в соответствии со следующим уравнением:
где L* соответствует светлоте (черный = 0, а белый = 100). Хроматические компоненты а* и b* соответствуют нейтральным серым цветам при а*=0 и b*=0. Красный и зеленый цвета являются противолежащими на оси а*, причем зеленый соответствует отрицательным значениям а*, а красный - положительным значениям а*. Аналогично, желтый и синий цвета являются противолежащими на оси b*, причем синий соответствует отрицательным значениям b*, а желтый - положительным значениям b*. Чем больше значение ΔЕ*, тем более значительным является изменение интенсивности цвета. Тестирование может быть проведено в соответствии со стандартами ASTM DM 224-93; ASTM D2244-15a и/или ASTM E308-90 или любым другим подходящим способом, известным специалистам в данной области. Подробное описание тестирования посредством спектроденситометра приведено в публикации Color Technology in Textile Industry, 2-nd Edition, 1997, AATCC (American Association of Textile Chemists & Colorists).
Для анализа различия между двумя цветами может быть использована также цветовая модель CIE L*c*h°. По существу, она имеет вид сферы. Имеются три оси: L*, с* и h°. Вертикальная ось L* соответствует светлоте. Значения L изменяются от 0 (на нижнем конце), что соответствует отсутствию светлоты (т.е. абсолютной черноте), до 50 на середине оси и до 100 на ее верхнем конце, что соответствует максимуму светлоты (т.е. абсолютной белизне). Ось с* соответствует насыщенности (хроматичности), которая изменяется от 0 в центре круга (что соответствует полностью не насыщенному цвету, т.е. нейтральному серому, черному или белому) до 100 или более на краю круга (что соответствует цветам, имеющим очень высокую насыщенность (чистоту цвета)). Ось h° соответствует оттенку. Если разрезать сферу на две половины горизонтальной плоскостью, проходящей через центр сферы, станет виден цветной круг. Вдоль окружности, образующей кромку этого круга, будут видны все возможные насыщенные цвета (оттенки). Такая круглая ось рассматривается как ось h° для оттенков. Единицами измерения являются градусы, изменяющиеся от 0° (красный цвет) к 90° (желтый цвет), 180° (зеленый цвет) и 270° (синий цвет).
Принимая во внимание рассмотренные цветовые модели, авторы изобретения установили, что присутствие во внутреннем (т.е. втором) слое перчатки определенной комбинации компонентов может привести к получению слоя, имеющего яркий цвет при отсутствии какого-либо "растекания." Более конкретно, внутренний слой может иметь достаточные уровень насыщенности и значение цвета, так что этот слой воспринимается, как яркий и ясный, а не тусклый или слишком темный. Насыщенность (хроматичность) характеризует чистоту цвета. Как можно видеть из фиг. 8, на шкале от 0 до 100% высокое значение насыщенности соответствует цвету, который воспринимается как богатый и ярко выраженный, тогда как низкое значение насыщенности соответствует цвету, который воспринимается как размытый, тусклый и сероватый. При этом уменьшение значения насыщенности соответствует убыванию доли чистого цвета. Так, цвета, приведенные в верхнем ряду диаграммы по фиг. 8, имеют насыщенность, равную 100%, и не содержат белого, тогда как цвета в нижнем ряду этой диаграммы имеют насыщенность, равную 0%, и высокие уровни белого. Другими словами, по мере того как насыщенность цветов (в %) становится низкой, приближаясь к 0%, цвета становятся пастельными. Что же касается значения цвета, оно характеризует светлоту или темноту цвета. Как можно видеть из фиг. 9, низкое значение цвета (в %) соответствует цветам с высоким уровнем черного, тогда как высокое значение цвета соответствует цветам, не содержащим черного. Например, цвета, приведенные в верхнем ряду диаграммы по фиг. 9, имеют значение цвета, равное 100%, и не содержат черного, тогда как цвета в нижнем ряду этой диаграммы имеют значение цвета, равное 0%, и высокое содержание черного. Другими словами, по мере движения вниз по диаграмме значение цвета уменьшается и добавляется все больше черного до тех пор, пока каждый цвет не станет, по существу, черным.
Как было упомянуто, при подборе определенных компонентов второго слоя и соотношений между ними второй слой перчатки по изобретению может иметь уровень насыщенности цвета, превышающий 25%, например превышающий 30%, 40%, 50%, 60% или 70%. Так, в некоторых предпочтительных вариантах уровень насыщенности цвета может составлять от около 50% до около 100%, например 60-100%, в частности 70-100% или 80-100%. Кроме того, второй слой перчатки по изобретению может характеризоваться значением цвета, превышающим 25%, например превышающим 30%, 40%, 50%, 60% или 70%. Так, в некоторых предпочтительных вариантах значение цвета может составлять от около 50% до около 100%, например 60-100%, в частности 70-100% или 80-100%. В дополнение, хотя уровень насыщенности и значение цвета предпочтительно превышают 25%, такие значения могут оказаться, труднодостижимыми. Поэтому в некоторых вариантах изобретения допустимы также уровень насыщенности и значение цвета, меньшие 25%, например составляющие менее 20%, в частности менее 15%.
Кроме того, как результат выбора, при изготовлении перчатки, конкретных компонентов каждого слоя перчатки (например наружного слоя и внутреннего слоя) и условий обработки (например длительностей окунания, концентраций коагулянта, конкретных полимерных композиций и т.д.), слои перчатки могут иметь достаточную цветовую контрастность без "расплывания" или "загрязнения" более темным цветом, ассоциированным с одним из слоев, в результате контакта с другим, более светлым слоем, являясь при этом тонкими. Это может максимизировать комфорт для пользователя, повысить тактильную чувствительность к температуре и к поверхностным текстурам, а также сократить длительность изготовления и затраты.
Например, перчатка, изготовленная согласно изобретению, может иметь ладонную область с толщиной в интервале от 0,03 мм до 0,20 мм, например от 0,06 мм до около 0,15 мм, в частности от 0,07 мм до 0,14 мм, от 0,08 мм до 0,13 мм или от 0,09 мм до 0,12 мм. При этом перчатка может иметь манжету с толщиной в интервале от 0,03 мм до 0,08 мм, например от 0,04 мм до 0,07 мм, в частности от 0,05 мм до 0,06 мм. В дополнение, перчатка может иметь пальцы с толщиной в интервале от 0,07 мм до 0,17 мм, например от 0,08 мм до 0,16 мм, в частности от 0,09 мм до 0,15 мм. Далее, перчатка может иметь длину в интервале от 200 мм до 625 мм, например от 220 мм до 450 мм, в частности от 230 мм до 260 мм, от 235 мм до 255 мм или от 240 мм до 250 мм. В других вариантах и в зависимости от применения, на которое рассчитана перчатка, толщины ладонной области, манжеты и пальцев могут составлять от 0,01 мм, 0,02 мм, 0,03 мм, 0,04 мм или 0,05 мм до 1 мм, 2 мм, 3 мм, 4 мм, 5 мм или 6 мм в зависимости от применения перчатки. При этом более толстые перчатки могут требоваться, когда перчатки используются для защиты от вредных веществ. В дополнение, перчатка может иметь массу в интервале от 4 г до 7 г, например от 4,5 г до 6,5 г или от 5 г до 6 г.
Изготовленная согласно изобретению и не прошедшая процедуру старения перчатка с толщиной 0,115 мм в ладонной области может иметь разрывное усилие в интервале от около 8 Н до около 15 Н, например от около 8,5 Н до около 14 Н, в частности от около 9 Н до около 13 Н. Такая несостаренная перчатка может иметь предел прочности при растяжении, составляющий от около 20 до около 50 МПа, например от около 25 МПа до около 45 МПа, в частности от около 28 МПа до около 40 МПа. Далее, такая перчатка может иметь относительное удлинение при разрыве, составляющее от около 550% до около 750%, например от около 575% до около 725%, в частности от около 600% до около 700%. Кроме того, модуль упругости при относительном растяжении 300% может составлять для несостаренной перчатки от около 1 МПа до около 7,5 МПа, например от около 1,5 МПа до около 7 МПа, в частности от около 2 МПа до около 6,5 МПа.
В то же время, перчатка с толщиной 0,115 мм в ладонной области, состаренная при 70±2°С в течение 168±2 ч, может иметь разрывное усилие в интервале от около 9 Н до около 16 Н, например от около 9,5 Н до около 15 Н, в частности от около 10 Н до около 14 Н. Такая (состаренная) перчатка может иметь предел прочности при растяжении, составляющий от около 25 МПа до около 50 МПа, например от около 28 МПа до около 45 МПа, в частности от около 30 МПа до около 42 МПа. Далее, такая перчатка может иметь относительное удлинение при разрыве, составляющее от около 500% до около 700%, например от около 525% до около 675%, в частности от около 550% до около 650%. Модуль упругости при относительном растяжении 300% может составлять для состаренной перчатки от около 1 МПа до около 7,5 МПа, например от около 1,5 МПа до около 7 МПа, в частности от около 2 МПа до около 6,5 МПа.
Конкретная методика измерений, проведенных для определения данных, приведенных выше, задана стандартом D-412-98a (повторно одобренным в 2002 г. и опубликованным в январе 2003 г. ) "Испытание на растяжение вулканизированной резины и термопластичных эластомеров", содержание которого включено в данное описание посредством ссылки. Приведенные в данном стандарте методики тестирования предназначены для оценки свойств вулканизированных термореактивных резин и термопластичных эластомеров при растяжении. Определение свойств при растяжении начинается с получения тестируемых образцов, отделяемых от исследуемого материала, и включает подготовку и тестирование образцов. Образцы могут иметь форму гантелей, колец или прямых элементов с постоянным поперечным сечением. Измерения напряжения при растяжении, напряжения при растяжении до заданных размеров, предела прочности при растяжении, предела текучести и предельных размеров проводятся на образцах, которые не были подвергнуты предварительному напряжению. Измерения напряжения при растяжении, предела прочности и предела текучести основаны на учете исходной площади поперечного сечения образца, имеющего однородное поперечное сечение.
Далее будут подробно описаны различные компоненты слоев перчатки, методы изготовления перчатки и несколько примеров перчатки согласно изобретению.
I. Слои перчатки
Перчатка согласно изобретению может быть изготовлена из любого из применяемых для этой цели природных и/или синтетических эластомерных материалов. Некоторые неограничивающие примеры подходящих эластомерных материалов включают нитриловые каучуки (например бутадиенакрилонитрильный каучук), полиуретаны, стирол-этилен-бутилен-стирольные (СЭБС) блок-сополимеры, стирол-бутадиен-стирольные (СБС) блок-сополимеры, стирол-изопреновые (СИ) блок-сополимеры, стирол-бутадиеновые (СБ) блок-сополимеры, латекс натурального каучука, изопреновые каучуки, хлоропреновые каучуки, неопреновые каучуки, поливинилхлориды, силиконовые каучуки и их различные комбинации.
В одном конкретном варианте наружный слой и/или внутренний слой перчатки могут быть изготовлены из полиуретана. В другом конкретном варианте наружный слой и/или внутренний слой перчатки могут быть изготовлены из нитрилового каучука. Еще в одном варианте наружный слой может быть изготовлен из полиуретана, а внутренний слой - из нитрилового каучука. Альтернативно, наружный слой может быть изготовлен из нитрилового каучука, а внутренний слой - из полиуретана. Далее будут рассмотрены различные компоненты возможных композиций на основе полиуретана и нитрилового каучука согласно изобретению. Однако должно быть понятно, что полиуретан и/или нитриловый каучук могут быть заменены любым другим подходящим эластомерным материалом, например одним из материалов, упомянутых выше. В частности, слои перчатки могут быть изготовлены также из бутадиенстирольного каучука, изобутиленоизопренового каучука, полихлоропрена, полиизопрена, натурального каучука и т.д.
А. Композиция на основе полиуретана
Для того чтобы сформировать один или более слоев перчатки, может быть использован пленкообразующий термопластичный полиуретан, например алифатический полиэфир-полиуретан или алифатический полиэстер-полиуретан, или полиэфирамиды (например материал Pebax®, поставляемый фирмой Atochem North America, Inc., США). Различные типы полиуретана, которые могут оказаться подходящими для использования в перчатках согласно изобретению, более подробно описаны в патентах США №№4888829 и 5650225, содержание которых полностью включено в данное описание посредством ссылки.
Полиуретан может использоваться совместно с различными компонентами, содержание которых определяется в расчете на 100 частей полиуретана. В зависимости от того, применяется ли полиуретановая композиция, чтобы сформировать наружный или внутренний слой эластомерной перчатки согласно изобретению, полиуретановая композиция может содержать диоксид титана и/или сходный наполнитель, и/или цветовой пигмент, и/или их комбинацию, чтобы получить желательный цвет, контраст, яркость, насыщенность, значение цвета и/или светонепроницаемость. Более конкретно, композиция на основе полиуретана может содержать диоксид титана или любой другой сходный наполнитель в количестве от 0,25 части до 15 частей, например от 0,5 части до 12,5 частей, в частности от 0,75 части до 10 частей на 100 частей сухого полиуретана. Не ограничиваясь никакой конкретной теорией, авторы изобретения установили, что включение диоксида титана или любого другого сходного наполнителя в указанных количествах может предотвратить утечку цветовых пигментов в другой слой (в другие слои перчатки). Кроме того, при ее использовании в качестве внутреннего слоя эластомерной перчатки согласно изобретению полиуретановая композиция может содержать более светлый цветовой пигмент (например красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, индиго, фиолетовый или их комбинацию) в количестве от 0,25 части до 10 частей, например от 0,5 части до 9 частей, в частности от 0,75 части до 8 части на 100 частей сухого полиуретана. Вышеупомянутые цветовые пигменты могут обеспечить более высокий контраст с окружающей обстановкой, чем, например, перчатка, которая содержит белый внутренний слой. Действительно, во многих случаях использования перчаток окружающая обстановка может быть преимущественно белой (например включать белые стенки, столы, оборудование, отражения белых предметов и т.д.). Такая обстановка снижает пригодность перчаток с белыми слоями в качестве адекватного детектора или индикатора повреждения, поскольку носящий перчатку будет менее чувствительным к интерпретации наблюдаемого белого цвета как индикатора повреждения. Если же полиуретановая композиция используется в качестве наружного слоя эластомерной перчатки по изобретению, она может содержать более темный цветовой пигмент (например черный, коричневый, темно-серый, синий, пурпурный и т.д.) в количестве от 0,25 части до 5 частей, например от 0,5 части до 4 частей, в частности от 0,75 части до 3 частей на 100 частей сухого полиуретана. В. Нитриловая каучуковая композиция
Нитриловый каучук (нитрилкаучук), который также может быть использован, чтобы сформировать один из слоев, может содержать карбоксилированный нитрил в сочетании с различными компонентами, содержание которых определяется в расчете на 100 частей карбоксил ированного нитрила. Далее будут рассмотрены карбоксилированный нитрилкаучук и различные компоненты, используемые совместно с ним для получения композиции по изобретению.
Карбоксилированный нитрил, который является терполимером бутадиена, акрилонитрила и мономеров органической кислоты, обладает по меньшей мере двумя свойствами, которые делают его полезным для изготовления эластомерных изделий. Этими свойствами являются высокая прочность и непроницаемость для определенных растворителей углеводородов и масел. Чтобы оптимизировать эти свойства, обычно осуществляют компаундирование (смешивание) и вулканизацию каучука с другими ингредиентами, такими как агенты, ускорители и активаторы вулканизации. Содержание каждого мономера в полимере и степень вулканизации могут влиять на прочность и химическую стойкость готового изделия. Полимеры с более высоким содержанием акрилонитрила имеют более высокую стойкость к алифатическим маслам и растворителям, но при этом являются более жесткими, чем полимеры с меньшим содержанием акрилонитрила. В то время как химические свойства мономеров, использованных для получения полимера, обеспечивают определенную степень химической стойкости, сопротивление химическому набуханию, взаимному проникновению и растворению существенно повышается в случае химического сшивания молекул полимера.
Базовый полимер, используемый в нитрилкаучуке, может представлять собой композицию в виде статистического терполимера, содержащую акрилонитрил, бутадиен и компоненты в форме карбоновых кислот. Предполагается, что конкретные полезные свойства используемых мягких материалов на основе нитрилового каучука могут быть частично обусловлены природой и взаимодействием смеси компонентов в составе композиции акрилонитрила. Данная смесь может содержать две - первую и вторую - композиции акрилонитрила в соотношении соответственно от примерно 60:40 до 40:60. Ориентация или положение карбоксильных групп на молекулах нитрилового полимера - снаружи или внутри - может влиять на реактивность карбоксильных групп в отношении ионов цинка. Как следствие, принимается, что некоторые компоненты являются более мягкими, с пониженным модулем упругости, а некоторые компоненты обладают хорошими пленкообразующими свойствами.
Содержание акрилонитрила в смеси (комбинированной терполимерной композиции) может составлять от около 17 до около 45 масс. %, например от около 20 до около 40 масс. %, в частности от около 20 до около 35 масс. %. В одном варианте содержание акрилонитрила может составлять, например, примерно 22-28 масс. %, тогда как содержание метилакриловой кислоты может быть менее 10 масс. %, а остальную часть полимера может составлять бутадиен. Желательное содержание метилакриловой кислоты должно составлять менее 15 масс. %, предпочтительно около 10 масс. %, при том что остальная часть полимера образована бутадиеном. Базовый терполимер, формируемый в процессе эмульсионной полимеризации, может быть использован для изготовления перчаток или других эластомерных изделий, пока он находится еще в форме эмульсии.
Далее, композиции на основе акрилонитрилового полимера, пригодные для использования в изобретении, могут иметь температуру стеклования (Tg) в интервале от около -30°С до около -10°С, например от около -28°С до около -12°С. Желательные для некоторых вариантов композиции на основе нитрилового полимера, такие как PolymerLatex Х-1133 и Synthomer 6311, поставляемые фирмами PolymerLatex GmbH и Synthomer Ltd. соответственно, могут иметь Tg от около -26°С до около -18°С. Другие нитриловые композиции, такие как Nantex® 635t, поставляемые фирмой Nantex Industry Co., Ltd. (Тайвань), могут иметь Tg от около -25,5°С до около -23,4°С. Еще одним подходящим нитриловым полимером, пригодным для применения в эластомерных изделиях по изобретению, является Lutex 111, производимый фирмой LG Chem и имеющий Tg от около -22°С до около -14°С, содержание твердой фазы примерно 44,5-45,5% и рН от около 8,2 до около 8,8.
Предполагается, однако, что свойства бутадиен-нитрильного полимера обусловлены не компонентами нитрильного материала, а структурой полимера, которая, в свою очередь, определяется условиями полимеризации. Структура полимера очень сильно влияет на свойства полимера. Молекулярная структура полимеров может быть очень сложной, с вариабельностью в отношении молекулярного веса, распределения молекулярного веса, степени ветвления, степени сшивания при полимеризации, многих возможных типов химических добавок для диеновых мономеров и т.д. Если в полимере (например в карбокслированном бутадиенакрилонитрильном полимере, применяемом для изготовления перчаток) скомбинированы мономеры нескольких типов, структура становится даже более сложной. Суммарное содержание мономеров каждого типа и порядок следования мономерных блоков также вносят вклад в свойства полимера. Если повторяющаяся структура мономерных блоков является статистической (как в нитриловом каучуке, используемом в перчатке), степень линейности полимера (обратная степени ветвления) и его молекулярный вес оказывают усиленное влияние на физические свойства полимера по сравнению со свойствами гомополимера. Это обусловлено тем, что свойства, ожидаемые от регулярной периодической структуры полимера, состоящей из мономеров единственного типа, изменяются в случае, когда повторяющаяся структура прерывается или изменяется иным образом при добавлении мономерных блоков других типов. Высокое содержание любого конкретного мономера с высокой вероятностью повысит вклад свойств, ожидаемых от гомополимера, образованного данным мономером, как следствие увеличивающегося сходства периодических структур.
В карбокслированном нитриловом каучуке, применяемом для изготовления тонких перчаток, акрилонитрил и карбоновая кислота, которые в типичном варианте содержатся в количестве около 35 масс. %, придают полимеру некоторую пластичность в отношении упругости, необратимой деформации и релаксации напряжения. Они также предотвращают образование структуры в форме повторяющихся регулярных цис-1,4 звеньев, которая придала бы полибутадиену максимальную упругость и наименьшую деформацию/релаксацию.
В общем виде такой карбокслированный нитриловый каучук может быть описан, как длинная цепь со статистическим распределением трех составляющих ее мономерных компонентов, с ветвлением и поперечными сшивками. Такие статистические терполимеры с разветвленной структурой формируются в виде мелких дискретных частиц, которые эмульсифицируются в воде. В дополнение к структуре полимера, структура частиц также вносит вклад в результирующие свойства перчатки.
Такие параметры, как, например, размер частиц, распределение частиц по размерам, степень агломерации частиц и их плотность, влияют на формирование продукта, а также на его окончательные свойства.
В возможном варианте структура полимера может соответствовать статистическому терполимеру (в отличие от блок- или чередующегося терполимера) акрилонитрила, бутадиена и карбоновой кислоты. Его свойства зависят от среднего молекулярного веса, распределения молекулярного веса, линейности или степени ветвления, содержания геля (сшивания в процессе полимеризации) и микроструктуры (определяемой тем, какие именно мономерные блоки следуют друг за другом на коротких отрезках полимерной цепи).
Независимо от конкретной структуры нитрилового каучука, которая может быть использована в одном или более слоев перчатки по изобретению, в него, в процессе компаундирования композиции на его основе, могут быть введены различные дополнительные компоненты, чтобы придать перчатке определенные желательные свойства.
Например, в такую композицию может быть добавлен щелочной агент, чтобы отрегулировать рН данной композиции. Для этого можно использовать любой подходящий щелочной агент, причем в некоторых вариантах щелочным агентом может быть гидроксид калия, гидроксид аммония или их комбинация. В любом случае щелочной агент может быть использован для того, чтобы композиция на основе нитрилового каучука имела рН, составляющий от около 9 до около 11, например от около 9,2 до около 10,5, в частности от около 9,5 до около 10,2. В дополнение к функции регулятора рН, щелочной агент может использоваться (как это описано выше) в комбинации с оксидом металла, чтобы облегчить формирование нитриловой каучуковой композиции, имеющей высокую прочность. Более конкретно, щелочной агент может содержать одновалентные ионы, например K, Na или Н, которые, хотя и неспособны сформировать нормальную химическую связь со вторым блоком метилакриловой кислоты, могут способствовать образованию более слабой связи. Кроме того, щелочные агенты (например одновалентные соли), которые можно использовать, чтобы повысить рН нитриловой каучуковой композиции, могут также приводить к разбуханию частиц нитрилового каучука, увеличивающему количество групп карбоновой кислоты, доступных для других сшивающих агентов, таких как металлооксиды, которые будут рассмотрены далее. Положительный заряд катиона может эффективно балансировать отрицательные электроны кислотных карбоксильных групп.
Независимо от того, какой именно щелочной агент используется, его содержание в компаундированной нитриловой каучуковой композиции составляет от 0,1 части до 2 частей, например от 0,25 части до 1,75 части, например от 0,5 части до 1,5 части на 100 частей сухого нитрилового каучука.
Далее, нитриловая каучуковая композиция, которая может быть использована в одном или более слоях эластомерной перчатки по изобретению, может иметь химические сшивающие (поперечные) связи, чтобы повысить эластичность, прочность и химическую стойкость нитриловой каучуковой композиции. Сшивание может быть осуществлено по меньшей мере двумя способами: бутадиеновые подблоки могут формировать ковалентные сшивки с серой и ускорителями, тогда как карбокслированные группы могут формировать ионные сшивки с металлооксидами или солями. Ионные сшивки, образующиеся, например, в результате добавления к нитриловой каучуковой композиции оксида металла, такого как оксид цинка, могут привести к нитриловой каучуковой композиции, имеющей высокие прочность на растяжение, сопротивление прокалыванию и прочность на истирание, а также высокий модуль упругости (характеризующий усилие, требуемое для растягивания каучуковой пленки), но низкую маслостойкость и химическую стойкость. Поэтому (как будет описано далее) к нитриловой каучуковой композиции может быть добавлен сшивающий агент на основе серы.
Включение в нитриловую каучуковую композицию оксида металла, такого как оксид цинка, может улучшить свойства композиции, связанные с окунанием, и скорость вулканизации. В отличие от этого, когда оксид цинка не применяется, для достижения оптимальной степени вулканизации может требоваться намного больше времени, и вулканизация может быть менее эффективной. Это означает, что увеличится длина сшивок (т.е. количество атомов серы на одну сшивку); может увеличиться также количество серы, не участвующей в сшивках полимерных цепей. Результатом может быть менее эффективно вулканизированный каучук с пониженными теплостойкостью и химической стойкостью.
Не ограничиваясь никакой конкретной теорией, можно предположить, что матричная структура и прочность нитриловой каучуковой композиции, пригодной для использования в одном или более слоях перчатки по изобретению, могут быть результатом взаимодействия всех присутствующих в системе ионов, особенно двухвалентных или мультивалентных катионов, с компонентами полимерной матрицы на основе карбоновой кислоты. Двухвалентные или мультивалентные катионы, такие как Mg, Са, Zn, Cu, Ti, Cd, Al, Fe, Co, Cr, Mn и Pb, способны формировать сшивки с карбоксильными группами ионизированных карбоновых кислот, представляющие относительно стабильные связи. Из названных катионов предпочтительными являются Mg, Са, Zn, Си и Cd. В матричной структуре полимера мономеры метилакриловой кислоты предпочтительно расположены относительно близко друг к другу; в этом случае двухвалентный или мультивалентный катион может образовывать поперечные связи с двумя или более близкорасположенными блоками кислоты. Положительный заряд катиона может эффективно уравновешивать отрицательные электроны карбоксильных групп.Предполагается, что в отсутствие двухвалентных или мультивалентных катионов полимерные цепи в нитрильных эмульсиях сшиваются недостаточно хорошо.
Независимо от конкретного используемого оксида металла, его содержание в компаундированной нитриловой каучуковой композиции составляет от 0,1 части до 2 частей, например от 0,25 части до 0,4 части, в частности от 0,08 части до 0,3 части на 100 частей сухого нитрилового каучука.
Как было упомянуто, чтобы придать маслостойкость и химическую стойкость слою перчатки, содержащему нитриловую каучуковую композицию, в ее состав может быть также введен сшивающий агент на основе серы. Сшивание с его участием может обеспечить стойкость в отношении химического разбухания, взаимного проникновения и растворения. В отличие от рассмотренных щелочного агента и металлооксидных сшивающих агентов, сера используется для формирования ковалентных поперечных связей между бутадиеновыми группами карбокслированного нитрилового каучука.
Содержание серы в компаундированной нитриловой каучуковой композиции может составлять от 0,1 части до 5 частей, например от около 0,2 части до 2,5 частей, в частности от около 0,5 части до около 2 частей на 100 частей сухого нитрилового каучука.
Чтобы достичь желательного уровня химической стойкости нитриловой каучуковой композиции, в нее, в комбинации со сшивающим агентом на основе серы, может быть введен ускоритель вулканизации. Как и данный сшивающий агент, ускоритель вулканизации может использоваться для формирования ковалентных поперечных связей между бутадиеновыми группами карбокслированного нитрилового каучука. Совместно с серой в качестве единственного ускорителя вулканизации может применяться дитиокарбамат. Однако в других случаях, в которых требуются более высокие уровни химической стойкости, может использоваться комбинация ускорителей вулканизации. Такая комбинация может включать смесь дитиокарбамата, тиазола и гуанидина, которые могут присутствовать в соотношении 1:2:2. В качестве примеров, ускорителем вулканизации может быть диэтилдитиокарбамат цинка (ДДКЦ), меркаптобензотиазол цинка (МБТЦ), дифенилгуанидин (ДФГ) или их комбинация.
Независимо от используемого конкретного или комбинированного ускорителя вулканизации, его содержание в компаундированной нитриловой каучуковой композиции составляет от 0,1 части до 5 частей, например от 0,2 части до 2,5 частей, в частности от 0,5 части до 2 частей на 100 частей сухого нитрилового каучука. В одном конкретном варианте может использоваться смесь диэтилдитиокарбамата цинка (ДДКЦ), меркаптобензотиазола цинка (МБТЦ) и дифенилгуанидина (ДФГ). содержащая 0,25 части ДДКЦ, 0,5 части МБТЦ и 0,5 части ДФГ на 100 частей сухого нитрилового каучука. В другом варианте смесь названных компонентов может содержать 0,25 части ДДКЦ, 0,25 части МБТЦ и 0,5 части ДФГ на 100 частей сухого нитрилового каучука.
Если нитриловая каучуковая композиция согласно изобретению используется для формирования наружного или внутреннего слоя эластомерной перчатки по изобретению, эта композиция может содержать один или более из следующих компонентов: диоксид титана или сходный наполнитель, цветовой пигмент или комбинацию пигментов, чтобы получить желательный цвет, контраст, яркость, насыщенность, значение цвета и/или светонепроницаемость. Более конкретно, компаундированная нитриловая каучуковая композиция может содержать диоксид титана или любой другой сходный наполнитель в количестве от 0,25 части до 30 частей, например от 0,5 части до 15 частей, в частности от 0,75 части до 10 частей на 100 частей сухого нитрилового каучука. Не ограничиваясь никакой конкретной теорией, авторы изобретения установили, что включение диоксида титана или любого другого сходного наполнителя в указанных количествах может предотвратить утечку цветовых пигментов в другой слой (другие слои перчатки). Кроме того, при ее использовании в качестве внутреннего слоя эластомерной перчатки согласно изобретению компаундированная нитриловая каучуковая композиция может содержать более светлый цветовой пигмент (например красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, индиго, фиолетовый или их комбинацию) в количестве от 0,5 части до 15 частей, например от 0,5 части до 12,5 частей, в частности от 0,6 части до 9 частей или от 0,8 части до 8 частей на 100 частей сухого нитрилового каучука. Авторы установили также, что соотношение содержаний диоксида титана и цветового пигмента в композиции для внутреннего слоя (т.е. в нитриловом каучуке) может регулироваться для получения внутреннего слоя, имеющего достаточные насыщенность и значение цвета (как это было описано выше). Более конкретно, отношение содержания диоксида титана к содержанию цветового пигмента в композиции для внутреннего слоя может составлять от 0,25 до 3, например от 0,3 до 2,75, в частности от 0,75 до 2,5 или от 1 до 2. Должно быть, однако, понятно, что в некоторых вариантах компаундированная нитриловая каучуковая композиция, используемая как внутренний слой эластомерной перчатки, может содержать диоксид титана в описанных выше количествах без включения в нее дополнительно цветового пигмента. Должно быть также понятно, что в некоторых вариантах слой, описанный как внутренний слой, может представлять собой наружный слой, и наоборот.
Если же компаундированная нитриловая каучуковая композиция используется в качестве наружного слоя эластомерной перчатки по изобретению, она может содержать более темный цветовой пигмент (например черный, коричневый, темно-серый, синий, пурпурный и т.д.) в количестве от 0,25 части до 5 частей, например от 0,5 части до 4 частей, в частности от 0,75 части до 3 частей на 100 частей сухого нитрилового каучука.
Как упоминалось выше, должно быть также понятно, что композиция, используемая, чтобы сформировать внутренний слой перчатки, может альтернативно использоваться, чтобы сформировать ее наружный слой, а композиция, используемая, чтобы сформировать наружный слой перчатки, может альтернативно использоваться, чтобы сформировать ее внутренний слой при сохранении возможности обнаружения повреждения благодаря цветовой контрастности между слоями.
Независимо от конкретных компонентов, используемых при формировании композиции по изобретению, каждая из результирующих компаундированных композиций может иметь общее содержание твердых веществ (ОСТВ) от около 15% до около 30%, например от около 16% до около 28%, в частности от около 18% до около 26%. Уменьшение ОСТВ позволяет изготавливать многослойные изделия, имеющие уменьшенную толщину по сравнению с некоторыми другими многослойными изделиями. Должно быть также понятно, что компоненты полиуретановой и нитриловой каучуковой композиций могут быть примешаны путем их добавления к полиуретановой или нитриловой каучуковой композиции в любом порядке.
После того как полиуретановая и нитриловая каучуковая композиции будут скомпаундированы, они могут быть использованы, чтобы формировать различные слои любого подходящего эластомерного изделия. В одном конкретном варианте полиуретановая композиция, нитриловая каучуковая композиция или их комбинация может быть использована, чтобы сформировать перчатку, многослойная конструкция которой облегчает обнаружение повреждения, как это будет подробно описано далее.
II. Изготовление перчатки
После того как композиции для различных слоев перчатки (например полиуретановая композиция и нитриловая каучуковая композиция или композиции, изготовленные из любых других подходящих материалов) будут компаундированы, эти композиции могут быть использованы в процессе формирования эластомерной перчатки, включающем окунание в коагулянт. Хотя для формирования многослойной перчатки могут применяться любые подходящие материалы, в одном конкретном варианте наружный слой может быть сформирован из полиуретана, а внутренний слой - из нитрилового каучука. Для облегчения понимания связанные с окунанием процессы при изготовлении перчатки будут описаны применительно именно к перчаткам, имеющим наружный слой из полиуретана и внутренний слой из нитрилового каучука. Однако должно быть понятно, что наружный слой может состоять из нитрилового каучука, а внутренний слой - из полиуретана. Подразумевается также, что для получения наружного и внутреннего слоев могут быть использованы, вместо указанных материалов, любые другие подходящие материалы. Например, оба слоя могут быть сформированы из нитриловой каучуковой композиции.
В одном конкретном варианте процесс, проиллюстрированный фиг. 3 и предусматривающий три окунания, включает операции 100, 200, 300 и 400. В любом случае процесс изготовления эластомерной перчатки включает получение чистой перчаточной формы (колодки), которая может быть предварительно нагрета примерно до 55-60°С, предпочтительно до 58°С. На операции 100 подготовленную форму окунают в раствор (например в водный раствор), содержащий свободный от порошка коагулянт, который содержит одну или более солей металлов (например нитрат, сульфат или хлорид кальция, алюминия или цинка или их комбинацию). Длительность окунания в раствор может составлять от менее 2 с до около 60 с. В одном конкретном варианте желательная длительность окунания составляет от 3 с до 10 с, например около 5 с. Содержание солей металлов в растворе может составлять от 3 до 22 масс. %, например от 4 до 21 масс. %, в частности от 5 до 20 масс. %. В дополнение к свободному от порошка коагулянту, раствор, используемый на операции 100, может содержать один или более других компонентов. Например, раствор может содержать воск, гидрогель, силикон, гель, неорганический порошок (например порошкообразные карбонаты, стеараты, оксиды, гидроксиды, алюминаты и т.д.), антимикробный агент (например серебро (Ag++), медь (Cu++) или полигексаметиленбигуанид), акриловый полимер, пероксидный сшивающий агент, смягчающее средство (например масло ши, смазочный материал и т.д.), гидрофильный агент, гидрофобный агент, пигмент, окрашивающее средство, краситель, полиолефиновый порошок (например порошкообразный полиэтилен или полипропилен), сурфактант, мыло, кислотный агент или щелочной агент, или их комбинацию. Эти дополнительные компоненты могут присутствовать в растворе при содержании от 0,1 до 30 масс. %, например от 0,5 до 25 масс. %, в частности от 1 до 20 масс. %.
На операции 200 форма с находящимся на ее поверхности не содержащим порошка коагулянтом может быть высушена и повторно нагрета до 70±5°С с последующим окунанием в ванну с первой композицией (например с полиуретановой композицией), чтобы сформировать первый (например наружный) слой гелеобразной перчатки. Длительность окунания в первую композицию может составлять от менее 2 с до около 60 с. В одном конкретном варианте желательная длительность окунания составляет 3-10 с, например около 5 с.
Затем, на операции 300, форма с покрытием, образующим первый (например наружный) слой, может быть высушена и еще раз нагрета примерно до 70±5°С, после чего ее окунают один или более раз (например, 1,2,3 или 4 раза) в ванну со второй композицией (например с компаундированной нитриловой каучуковой композицией), чтобы сформировать второй (например внутренний) слой гелеобразной перчатки. В некоторых вариантах на операции 300 окунание формы во вторую композицию (например в компаундированную нитриловую каучуковую композицию) может производиться так, чтобы вторая композиция не заходила за слой полиуретана на форме. В результате у снятой с формы готовой перчатки не будет отдельно идентифицируемой манжеты. В других вариантах на операции 300 окунание формы во вторую композицию может производиться так, чтобы вторая композиция заходила за первый слой на форме. В результате у снятой с формы готовой перчатки будет видна манжета, сформированная из второй композиции. Длительность окунания во вторую композицию может составлять от менее 5 с до около 60 с. В одном конкретном варианте желательная длительность окунания составляет 6-15 с, например около 8 с. При этом длительность окунания во вторую композицию может превышать длительность окунания в первую композицию. Например, длительность окунания во вторую композицию может превышать длительность окунания в первую композицию на 40-100%, например на 50-80%, в частности на 60%.
Не ограничиваясь какой-либо конкретной теорией, авторы изобретения установили, что благодаря большей длительности окунания во вторую композицию по сравнению с первой композицией в процессе с тремя окунаниями, в котором между окунаниями в первую и во вторую композиции не проводится окунание в коагулянт, изготовленная перчатка может содержать слои, имеющие приемлемые уровни цвета и насыщенности, при минимальной инфильтрации цвета в другой слой и при достаточном уровне контраста между слоями, сформированными первой и второй композициями. Как результат, может быть улучшена обнаружимость повреждений в перчатке. При этом, независимо от того, сформирован отдельный слой манжеты или нет, форма с нанесенной на нее двухслойной гелеобразной основой перчатки, внутренний слой которой находится на ее наружной поверхности, может затем быть вымочена в воде, чтобы удалить все водорастворимые компоненты. После этого форма с нанесенной на нее гелеобразной основой перчатки может быть высушена в печи при температуре в интервале от около 80°С до около 100°С. Затем, на операции 400, перчатку снимают с формы. Вслед за этим поверхности перчатки могут быть обработаны хлорированной водой, чтобы уменьшить их липкость. В завершение, готовые перчатки высушивают, снимают с оправки и подготавливают к упаковке.
Согласно другому конкретному варианту предлагается проиллюстрированный на фиг. 4 процесс с четырьмя окунаниями, который включает операции 500, 600, 700, 800 и 900. Данный процесс изготовления эластомерной перчатки включает получение чистой перчаточной формы (колодки), которая может быть предварительно нагрета примерно до 55-60°С, предпочтительно до 58°С.На операции 500 подготовленную форму окунают в раствор (например в водный раствор), содержащий первый свободный от порошка коагулянт, который содержит одну или более солей металлов (например нитрат, сульфат или хлорид кальция, алюминия или цинка или их комбинацию). Длительность окунания в раствор может составлять от менее 2 с до около 60 с. В одном конкретном варианте желательная длительность окунания составляет от 3 с до 10 с, например около 5 с. Содержание солей металлов в растворе может составлять от 6 до 14 масс. %, например от 7 до 13 масс. %, в частности от 8 до 12 масс. %. В дополнение к первому свободному от порошка коагулянту, раствор, используемый на операции 500, может содержать один или более других компонентов. Например, раствор может содержать воск, гидрогель, силикон, гель, неорганический порошок (например карбонаты, стеараты, оксиды, гидроксиды, алюминаты, и т.д.), антимикробный агент (например, серебро, медь, полигексаметиленбигуанид и т.д.), акриловый полимер, пероксидный сшивающий агент, смягчающее средство (например масло ши, смазочный материал и т.д.), гидрофильный агент, гидрофобный агент, пигмент, окрашивающее средство, краситель, полиолефиновый порошок (например порошкообразный полиэтилен или порошкообразный полипропилен), сурфактант, мыло, кислотный агент или щелочной агент, или их комбинацию. Эти дополнительные компоненты могут присутствовать в растворе при содержании от 0,1 до 30 масс. %, например от 0,5 до 25 масс. %, в частности от 1 до 20 масс. %.
На операции 600 форму с находящимся на ее поверхности не содержащим порошка первым коагулянтом высушивают и повторно нагревают примерно до 70±5°С, после чего окунают в ванну с первой композицией (например с полиуретановой композицией), чтобы сформировать первый (например наружный) слой гелеобразной перчатки. Длительность окунания в первую композицию может составлять от менее 2 с до около 60 с. В одном конкретном варианте желательная длительность окунания составляет 3-10 с, например около 5 с.
Затем, на операции 700, форму с находящимся на ее поверхности первым слоем окунают в раствор (например в водный раствор), содержащий второй свободный от порошка коагулянт, который содержит одну или более солей металлов (например нитрат, сульфат или хлорид кальция, алюминия или цинка или их комбинацию). Длительность окунания в раствор может составлять от менее 0,1 с до около 60 с. В одном конкретном варианте желательная длительность окунания составляет от 0,25 с до 10 с, например около 0,5 с. Содержание солей металлов в растворе может составлять от 3 до 22 масс. %, например от 4 до 21 масс. %, в частности от 5 до 20 масс. %. Такое содержание может облегчить формирование между первым слоем и вторым слоем барьера, достаточного, чтобы прекратить или предотвратить инфильтрацию цвета из первого слоя во второй слой, хотя перчатка может все же иметь уменьшенную толщину по сравнению с перчатками, имеющимися в продаже. В дополнение ко второму свободному от порошка коагулянту, раствор на операции 700 может содержать один или более других компонентов. Например, раствор может содержать воск, гидрогель, силикон, гель, неорганический порошок (например, карбонаты, стеараты, оксиды, гидроксиды, алюминаты, и т.д.), антимикробный агент (например, серебро, медь, полигексаметиленбигуанид и т.д.), акриловый полимер, пероксидныйсшивающий агент, смягчающее средство (например масло ши, смазочный материал и т.д.), гидрофильный агент, гидрофобный агент, пигмент, окрашивающее средство, краситель, полиолефиновый порошок (например порошкообразный полиэтилен или порошкообразный полипропилен), сурфактант, мыло, кислотный агент или щелочной агент, или их комбинацию. Эти дополнительные компоненты могут присутствовать в растворе при содержании от 0,1 до 30 масс. %, например от 0,5 до 25 масс. %, в частности от 1 до 20 масс. %.
После этого, на операции 800, форма может быть высушена и повторно нагрета примерно до 70±5°С, после чего ее окунают один или более раз (например, 1, 2, 3 или 4 раза) в ванну со второй композицией (например с компаундированной нитриловой каучуковой композицией), чтобы сформировать второй (например внутренний) слой. Длительность окунания во вторую композицию может составлять от менее 0,5 с до около 60 с. В одном конкретном варианте желательная длительность окунания составляет 1-8 с, например около 3 с. При этом длительность окунания во вторую композицию может быть короче, чем длительность окунания в первую композицию. Более конкретно, длительность окунания во вторую композицию может быть короче, чем длительность окунания в первую композицию, на 10-90%, например на 15-80% или на 20-60%, в частности на 40%. Не ограничиваясь какой-либо конкретной теорией, авторы изобретения установили, что благодаря окунанию во второй коагулянт при столь малой длительностм окунания, как 0,1 с, и более короткой длительности окунания во вторую композицию по сравнению с первой композицией в процессе с четырьмя окунаниями, изготовленная перчатка может содержать слои, имеющие приемлемые уровни цвета и насыщенности при минимальной инфильтрации цвета в другой слой и при достаточном уровне контраста между слоями, сформированными первой и второй композициями. Как результат, может быть улучшена обнаружимость повреждений в перчатке. Кроме того, хотя используются четыре окунания, длительность изготовления перчатки может быть в некоторых вариантах уменьшена по сравнению с описанным выше процессом с тремя окунаниями, который может использовать окунание во вторую композицию, требующее больше времени, чем суммарное время, требуемое в описанном процессе с четырьмя окунаниями для завершения окунания во второй коагулянт и окунания во вторую композицию. Далее, несмотря на использование процесса с четырьмя окунаниями, перчатка может все же иметь уменьшенную толщину по сравнению с перчатками, имеющимися в продаже.
В некоторых вариантах на операции 800 окунание формы во вторую композицию может производиться так, что вторая композиция не заходит за первый слой на форме, т.е. у снятой с формы готовой перчатки не будет отдельно идентифицируемой манжеты. В других вариантах на операции 800 окунание формы во вторую компаундированную композицию может производиться так, чтобы эта вторая композиция заходила за первый слой на форме. В результате у снятой с формы готовой перчатки будет видна отдельно идентифицируемая манжета, сформированная из второй композиции. Независимо от того, сформирована манжета или нет, форма с нанесенной на нее двухслойной гелеобразной основой перчатки может быть вымочена в воде, чтобы удалить все водорастворимые компоненты. После этого форма с нанесенной на нее гелеобразной основой перчатки может быть высушена в печи при температуре в интервале от около 80°С до около 100°С. Затем, на операции 900, перчатку снимают с формы. Вслед за этим поверхности перчатки могут быть обработаны хлорированной водой, чтобы уменьшить их липкость. В завершение, готовые перчатки высушивают, снимают с оправки и подготавливают к упаковке.
Не ограничиваясь какой-либо конкретной теорией, авторы изобретения установили, что использование на операции 700 соли металла в таких повышенных количествах может облегчить формирование перчатки, имеющей два четко выраженных слоя с явным разграничением слоев, соответствующих двум композициям (например наружного и внутреннего слоев). Другими словами, увеличенное содержание соли металла может образовать достаточный барьер между слоями, чтобы предотвратить инфильтрацию более темного пигмента (цвета) из одного из слоев в слой, который содержит более светлый пигмент (цвет), чтобы поддерживать достаточный уровень контраста между слоями.
Согласно другому варианту способа согласно изобретению, проиллюстрированному на фиг. 5, предлагается альтернативный процесс с четырьмя окунаниями, включающий операции 1000, 1100, 1200, 1300 и 1400. Процесс изготовления эластомерной перчатки включает получение чистой перчаточной формы (колодки), которая может быть предварительно нагрета примерно до 55-60°С, предпочтительно до 58°С. На операции 1000 подготовленную форму окунают в раствор (например в водный раствор), содержащий свободный от порошка коагулянт, который содержит одну или более солей металлов (например нитрат, сульфат или хлорид кальция, алюминия или цинка или их комбинацию). Длительность окунания в раствор может составлять от менее 2 с до около 60 с. В одном конкретном варианте желательная длительность окунания составляет от 3 с до 10 с, например около 5 с. Содержание солей металлов в растворе может составлять от 3 до 22 масс. %, например от 4 до 21 масс. %, в частности от 5 до 20. масс. %. В дополнение к свободному от порошка коагулянту, раствор, используемый на операции 1000, может содержать один или более других компонентов. Например, раствор может содержать воск, гидрогель, силикон, гель, неорганический порошок (например, карбонаты, стеараты, оксиды, гидроксиды, алюминаты, и т.д.), антимикробный агент (например, серебро, медь, полигексаметиленбигуанид и т.д.), акриловый полимер, пероксидныйсшивающий агент, смягчающее средство (например масло ши, смазочный материал и т.д.), гидрофильный агент, гидрофобный агент, пигмент, окрашивающее средство, краситель, полиолефиновый порошок (например порошкообразный полиэтилен или порошкообразный полипропилен), сурфактант, мыло, кислотный агент или щелочной агент, или их комбинацию. Эти дополнительные компоненты могут присутствовать в растворе при содержании от 0,1 до 30 масс. %, например от 0,5 до 25 масс. %, в частности от 1 до 20 масс. %.
На операции 1100 форму с находящимся на ее поверхности не содержащим порошка первым коагулянтом высушивают и повторно нагревают примерно до 70±5°С, после чего окунают в ванну с первой композицией (например с полиуретановой композицией), чтобы сформировать первый (например наружный) слой гелеобразной перчатки. Длительность окунания в первую композицию может составлять от менее 2 с до около 60 с. В одном конкретном варианте желательная длительность окунания составляет 3-10 с, например около 5 с. Затем, после выдерживания достаточного промежуточного времени (например составляющего от менее чем 5 с до около 60 с, желательно 5-10 с), чтобы гарантировать, что первая композиция не является текучей, на операции 1200 форма с находящимся на ее поверхности первым (например наружным) слоем может быть высушена и повторно нагрета примерно до 70±5°С, после чего ее окунают один раз в ванну со второй композицией (например компаундированной нитриловой каучуковой композицией), чтобы сформировать первую часть второго слоя (например внутреннего слоя) гелеобразной перчатки. Длительность окунания во вторую композицию может составлять от менее 2 с до около 60 с. В одном конкретном варианте желательная длительность окунания составляет от 3 с до 10 с, например около 5 с. Затем, на операции 1300, может быть проведено окунание формы с первым слоем (например с наружным слоем) и с покрывающей его первой частью второго слоя (например внутреннего слоя) второй раз во вторую композицию или в третью композицию. Эта операция 1300 может гарантировать достижение указанного выше желательного уровня насыщенности и значения цвета. При этом длительность второго окунания во вторую композицию или окунания в третью композицию может составлять от менее 2 с до около 60 с. В одном конкретном варианте желательная длительность окунания составляет 3-10 с, например около 5 с. При этом временной интервал между окунаниями на операции 1200 и на операции 1300 может составлять от менее 5 с до около 60 с, желательно 5-10 с, чтобы гарантировать, что композиция, нанесенная на операции 1200, не является текучей при проведении окунания на операции 1300.
В некоторых вариантах на операциях 1200-1300 окунание формы в композиции (например в компаундированные нитриловые каучуковые композиции) может производиться так, что композиции не заходят за слой полиуретана на форме. Поэтому отдельно идентифицируемая манжета не формируется. В результате при отворачивании снятой с формы готовой перчатки, чтобы сформировать манжету, становится открытым внутренний слой. В других вариантах на операциях 1200-1300 окунание формы в композицию может производиться так, что композиции заходят за первый слой, нанесенный на форму. В результате у снятой с формы готовой перчатки будет видна манжета, сформированная из композиций, используемых на операциях 1200-1300. Независимо от того, сформирован отдельный слой манжеты или нет, форма с нанесенной на нее двухслойной гелеобразной основой перчатки, внутренний слой которой находится на ее наружной поверхности, может затем быть вымочен в воде, чтобы удалить все водорастворимые компоненты. После этого форма с нанесенной на нее гелеобразной основой перчатки может быть высушена в печи при температуре в интервале от около 80°С до около 100°С. Затем, на операции 1400, перчатку снимают с формы, после чего поверхности перчатки могут быть обработаны хлорированной водой, чтобы уменьшить их липкость. В завершение, готовые перчатки высушивают, снимают с оправки и подготавливают к упаковке.
При проведении описанных процессов окунания ускоренное введение перчаточной формы в растворы, содержащие полиуретановую и/или нитриловую каучуковую композиции, и ускоренное выведение из них может обеспечить получение более равномерной толщины перчатки, по меньшей мере в связи с уменьшением различий во времени нахождения областей концов пальцев и манжеты в компаундированной композиции. Форма может извлекаться из ванны в вертикальном положении, совпадающем или близком к ее исходному положению, и подниматься в положение, в котором концы пальцев занимают горизонтальное или более высокое положение (например с наклоном на 20°-45° относительно горизонтальной плоскости) в течение короткого промежутка времени (от нескольких секунд до около 40 с). Вскоре после этого концы пальцев могут быть опущены в положение, промежуточное между горизонтальным и исходным вертикальным положениями, при перекатывании формы вдоль ее продольной оси. Подобное последовательное поднимание и опускание может повторяться в результате движения по синусоидальному или волновому закону. Этот процесс может привести к более равномерному распределению эластомерных композиций (например полиуретановой и нитриловой каучуковой композиций) по форме с получением основы перчатки, имеющей уменьшенную толщину.
В дополнение, в некоторых вариантах, независимо от того, используется ли процесс с тремя окунаниями или процесс с четырьмя окунаниями, во время окунания в первую композицию (например, чтобы сформировать первый, наружный слой) может использоваться маска, чтобы сформировать на внешней стороне наружного слоя перчатки любой желательный рисунок, паттерн, логотип, узор, текст и т.д. В этом случае после окунания формы с первым (наружным) слоем во вторую композицию, чтобы сформировать второй слой, ассоциированный с внутренней стороной перчатки, этот слой будет виден в местах, на которые была наложена маска
Изобретение станет более понятным при рассмотрении следующих примеров.
III. Примеры
Пример 1
Пример 1 соответствует изготовлению эластомерных перчаток с использованием полиуретановой композиции и нитриловой каучуковой композиции в описанном выше процессе с четырехступенчатым окунанием и последующему механическому тестированию перчаток. Используемые полиуретановая и нитриловая каучуковая композиции охарактеризованы соответственно в Таблицах 2 и 3. Коагулянт, использованный при первом окунании (проводимом перед окунанием в полиуретан), содержал 12 масс. % нитрата кальция, тогда как коагулянт для второго окунания (проводимого после окунания в полиуретан и перед окунанием в нитриловый каучук) содержал 18 масс. % нитрата кальция. Перчатки изготавливались таким образом, что слой нитрилового каучука заходил за слой полиуретана, чтобы сформировать манжету. Механические свойства перчаток сравнивались с известными пурпурными нитриловыми перчатками. Параметры и способы тестирования сформулированы в стандарте Американского общества по испытаниям и материалам (ASTM) D-412-98a. При проведении тестирования прокол ASTM соблюдался без каких-либо изменений. В качестве испытательного оборудования использовались тензометр Intron® модели 5564 с камерой для статической нагрузки, рассчитанной на ±100 Н, и экстензометр XL. Однако должно быть понятно, что могут применяться и другие варианты оборудования при условии, что они отвечают требованиям указанного стандарта ASTM.
Перчатки согласно Примеру 1 имели среднюю толщину манжеты 0,059 мм, среднюю толщину ладонной области 0,115 мм, среднюю толщину пальцев 0,137 мм, среднюю массу 5,82 г и среднюю длину 245 мм. Сравниваемые пурпурные нитриловые перчатки имели среднюю толщину манжеты 0,097 мм, среднюю толщину ладонной области 0,122 мм, среднюю толщину пальцев 0,147 мм, среднюю массу 5,80 г и среднюю длину 245 мм. Далее, перчатки по Примеру 1 имели средний модуль упругости при относительном растяжении 300%, равный 5,49 МПа, средний предел прочности на разрыв 34,12 МПа, среднее разрывное усилие 12,14 Н и среднее относительное удлинение при разрыве 672%. Сравниваемые пурпурные нитриловые перчатки имели средний модуль упругости при относительном растяжении 300%, равный 3,26 МПа, средний предел прочности на разрыв 35,14 МПа, среднее разрывное усилие 11,15 Н и среднее относительное удлинение при разрыве 666%. Тестируемые перчатки имели два отдельных окрашенных слоя (синий наружный слой и зеленый внутренний слой), причем зеленый внутренний слой имел высокий уровень контраста с синим наружным слоем для улучшенного детектирования любых повреждений синего наружного слоя. В дополнение, и синий слой, и зеленый слой были однородно окрашены при отсутствии инфильтрации синего цвета в зеленый слой или загрязнения синим цветом зеленого слоя, и наоборот.
Пример 2
Пример 2 демонстрирует способность сформировать, в процессе с четырьмя окунаниями, многослойную перчатку, имеющую наружный слой, окрашенный черным пигментом, и внутренний слой, окрашенный оранжевым пигментом. Перчаточную форму сначала окунали в первый свободный от порошка коагулянт, содержащий 10 масс. % нитрата кальция. Затем форму окунали в первую нитриловую каучуковую композицию, содержащую 1 часть черного пигмента на 100 частей нитрилового каучука, чтобы сформировать наружный слой, общее содержание твердых веществ в котором составляло 20%. После этого форму окунали во второй свободный от порошка коагулянт, содержащий 18 масс. % нитрата кальция. Далее форму окунали во вторую нитриловую каучуковую композицию, содержащую 10 частей диоксида титана и 5 частей оранжевого пигмента на 100 частей нитрилового каучука, чтобы сформировать внутренний слой, общее содержание твердых веществ в котором составляло 20%. Форму окунали в обе нитриловые каучуковые композиции до одного и того же уровня. После снятия перчатки с формы область манжеты отворачивали, чтобы открыть в этой области более светлый внутренний слой. Как следствие (по меньшей мере частично) того, что второй свободный от порошка слой коагулянта имел повышенную концентрацию нитрата кальция, а более светлый внутренний слой содержал достаточное количество наполнителя (диоксида титана), наружный слой и внутренний слой представляли собой четко разделенные слои, причем не происходило инфильтрации темного (черного) пигмента из наружного слоя в более светлый (оранжевый) внутренний слой.
Пример 3
Пример 3 демонстрирует способность сформировать, в процессе с тремя окунаниями, многослойную перчатку, имеющую наружный слой, окрашенный черным пигментом, и внутренний слой, окрашенный оранжевым пигментом. Перчаточную форму сначала окунали в первый свободный от порошка коагулянт, содержащий 18 масс. % нитрата кальция. Затем форму окунали в первую нитриловую каучуковую композицию, содержащую 1 часть черного пигмента на 100 частей нитрилового каучука, чтобы сформировать наружный слой, общее содержание твердых веществ в котором составляло 20%. После этого форму окунали во вторую нитриловую каучуковую композицию, содержащую 10 частей диоксида титана и 5 частей оранжевого пигмента на 100 частей нитрилового каучука, чтобы сформировать внутренний слой, общее содержание твердых веществ в котором составляло 20%. Форму окунали в обе нитриловые каучуковые композиции до одного и того же уровня. После снятия перчатки с формы область манжеты отворачивали, чтобы открыть в этой области более светлый внутренний слой. Как следствие (по меньшей мере частично) того, что более светлый внутренний слой содержал достаточное количество наполнителя (диоксида титана), наружный слой и внутренний слой представляли собой четко разделенные слои, причем не происходило инфильтрации темного (черного) пигмента из наружного слоя в более светлый (оранжевый) внутренний слой.
Пример 4
Изготовленные согласно Примеру 1 многослойные перчатки, прошедшие и не прошедшие процесс старения, были подвергнуты сравнительному механическому тестированию вместе с однослойной перчаткой из нитрилового каучука и с однослойной полиуретановой перчаткой. Чтобы состарить перчатки, их выдерживали при температуре 70°С в течение 168 ч. Результаты тестирования представлены на фиг. 6 и 7. Можно видеть, что, хотя толщина перчатки из полиуретана (ПУ) и нитрилового каучука (нитрила) была больше, чем у перчатки только из нитрилового каучука или только из полиуретана, эта толщина составляла всего 0,115 мм, причем такая малая толщина может обеспечить улучшенную комфортность, а также повысить тактильную чувствительность к температуре и к поверхностным текстурам. В дополнение, несмотря на такую малую толщину, отсутствовала взаимная инфильтрация цветов различных слоев перчатки из нитрилового каучука и полиуретана, и эти слои не просвечивали друг сквозь друга. Кроме того, состаренные и несостаренные перчатки по изобретению со слоем нитрилового каучука и слоем полиуретана имели модули при относительном растяжении 300%, пределы прочности на разрыв и удлинение при разрыве, близкие к аналогичным параметрам обычных перчаток из нитрилового каучука. При этом они демонстрировали увеличенное разрывное усилие по сравнению с известными перчатками из нитрилового каучука. Не ограничиваясь какой-либо конкретной теорией, можно связать повышение прочности с добавлением слоя полиуретана, который может повысить стойкость перчатки в отношении надрыва, истирания и химических реагентов.
Пример 5
Пример 5 соответствует сравнению колориметрических свойств перчаток согласно изобретению, изготовленных с использованием различных компаундированных нитриловых каучуковых композиций в процессе с тремя окунаниями (см. фиг. 3). Более конкретно, чтобы сформировать различные слои перчаток, использовались черная, оранжевая и/или белая композиции, а готовые перчатки имели наружный слой (который мог быть черным, белым или оранжевым) и внутренний слой (который также мог быть черным, белым или оранжевым). Композиции охарактеризованы в Таблицах 4-7, тогда как изготовленные перчатки охарактеризованы в Таблице 8.
Колориметрические значения для различных образцов перчаток приведены в Таблицах 9, 10. Как показано в Таблице 9, образцы перчатки, изготовленные посредством процесса с четырьмя окунаниями (образцы 10-18), имеют, по существу, те же значения цветовой разности, что и образцы, изготовленные посредством процесса с тремя окунаниями (образцы 1-9). Однако первый из этих процессов может быть сделан более эффективным, поскольку операции окунания во 2-й коагулянт (менее 5 с) и во 2-ю каучуковую композицию (3 с) этого процесса могут занимать меньше времени, чем окунание во 2-ю каучуковую композицию (8 с) в процессе с тремя окунаниями.
Примечание: при изготовлении черно-оранжевой перчатки, учтенной в Таблице 10, использовались композиции согласно Таблицам 4 и 5.
Как показано в Таблице 10, перчатка по изобретению с оранжевой внутренней стороной, рассматриваемая со своей черной стороны, ближе к чистому черному цвету (ближе к значению L*, равному 0), чем черная наружная сторона перчаток APEX Pro, выбранных для сравнения. Кроме того, оранжевая внутренняя сторона перчаток по изобретению имела высокое значение с* (67,5), что свидетельствует об очень высокой хроматичности (насыщенности), или чистоте цвета, приводящей к высокому уровню контраста между оранжевой внутренней стороной перчатки и ее черной наружной стороной. В результате достигается высокая степень обнаружимости повреждения перчатки.
Пример 6
В Примере 6 проводится сравнение толщин в области пальцев для перчаток по изобретению, изготовленных посредством процесса с четырьмя окунаниями, с коммерчески доступными перчатками APEX Pro и Microflex Corporation. Результаты представлены в Таблице 11.
Как показано в Таблице 11, перчатка согласно изобретению (например черная/оранжевая перчатка) может иметь значительно меньшую общую толщину, чем коммерчески доступные перчатки, имеющие два различных цвета на внутренней и наружной сторонах. Однако, хотя перчатки по изобретению являются более тонкими, между двумя слоями все же имеется достаточный контраст, так что повреждения в таких перчатках легче обнаружить. Не ограничивая себя любой конкретной теорией, авторы изобретения установили, что изготовление перчатки с внутренним слоем, который составляет увеличенную долю полной толщины перчатки, может способствовать повышению контраста и, как следствие, приданию перчаткам по изобретению улучшенной способности обнаруживать повреждения. Например, как показано выше, перчатки согласно изобретению могут иметь внутренний слой с толщиной, превышающей 30% полной толщины перчатки, например составляющей от около 30% до около 90% или от около 32% до около 80%, в частности от около 34% до около 60% полной толщины перчатки, измеряемой в области пальцев. В отличие от этого, внутренний слой коммерчески доступных перчаток Microflex Corporation и APEX Pro соответствует по толщине менее 30% полной толщины перчатки, измеряемой в области пальцев.
Изобретение было описано выше как в общем виде, так на конкретных примерах. Специалисты в данной области смогут внести в изобретение, без выхода за пределы его замысла и объема, рассмотренные и другие модификации и усовершенствования. Должно быть также понятно, что признаки различных вариантов изобретения являются полностью или частично взаимозаменяемыми. При этом специалистам будет понятно, что данное описание представлено только в качестве примера, так что оно не ограничивает изобретение, объем которого определяется прилагаемой формулой.
Изобретение относится к многослойному эластомерному изделию. Техническим результатом является облегчение обнаружения повреждения в первом слое благодаря высокому уровню контраста между первым и вторым слоями, либо вследствие наличия просвечивающего первого слоя. Технический результат достигается в многослойном эластомерном изделии, которое содержит первый слой, содержащий первый эластомерный материал, компаундированный с первым цветовым пигментом, и второй слой, содержащий второй эластомерный материал, компаундированный со вторым цветовым пигментом. Причем второй слой дополнительно содержит диоксид титана, содержание которого во втором слое составляет от около 0,25 части до около 30 частей на 100 частей сухого второго эластомерного материала. При этом между первым слоем и вторым слоем создан уровень контраста, достаточный для обнаружения повреждения в первом слое. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 10 ил., 11 табл., 6 пр.
1. Многослойное эластомерное изделие, содержащее: первый слой, который содержит первый эластомерный материал, компаундированный с первым цветовым пигментом, и второй слой, который содержит второй эластомерный материал, компаундированный со вторым цветовым пигментом, причем второй слой дополнительно содержит диоксид титана, содержание которого во втором слое составляет от около 0,25 части до около 30 частей на 100 частей сухого второго эластомерного материала, при этом между первым слоем и вторым слоем создан уровень контраста, достаточный для обнаружения повреждения в первом слое.
2. Эластомерное изделие по п. 1, в котором каждый из первого и второго эластомерных материалов содержит полиуретан, нитриловый каучук, бутадиенстирольный каучук, изобутиленоизопреновый каучук, полихлоропрен, полиизопрен или натуральный каучук, или их комбинацию.
3. Эластомерное изделие по п. 2, в котором каждый из первого и второго эластомерных материалов содержит нитриловый каучук.
4. Эластомерное изделие по п. 2, в котором нитриловый каучук компаундирован со щелочным агентом, оксидом металла, сшивающим агентом на основе серы и ускорителем вулканизации.
5. Эластомерное изделие по п. 2, в котором первый эластомерный материал содержит полиуретан, а второй эластомерный материал содержит нитриловый каучук.
6. Эластомерное изделие по п. 1, которое является перчаткой, при этом первый слой образует слой перчатки с ее наружной стороны, а второй слой образует слой с ее внутренней стороны.
7. Эластомерное изделие по п. 6, которое является перчаткой, имеющей манжету, сформированную из второго слоя.
8. Эластомерное изделие по п. 6, в котором перчатка имеет ладонную область с толщиной в интервале от около 0,01 мм до около 6 мм.
9. Эластомерное изделие по п. 1, в котором первый слой является более темным, чем второй слой, при этом цветовая разность ΔE* между первым и вторым слоями, определенная согласно стандарту CIE 1976 Международной комиссии по освещению, превышает 2,5.
10. Эластомерное изделие по п. 1, в котором второй слой характеризуется уровнем насыщенности цвета, превышающим 25 %.
11. Эластомерное изделие по п. 1, в котором второй слой характеризуется значением цвета, превышающим 25 %.
12. Эластомерное изделие по п. 1, в котором содержание первого цветового пигмента в первом слое составляет от около 0,25 части до около 5 частей на 100 частей сухого первого эластомерного материала.
13. Эластомерное изделие по п. 1, в котором содержание второго цветового пигмента во втором слое составляет от около 0,5 части до около 15 частей на 100 частей сухого второго эластомерного материала.
14. Эластомерное изделие по п. 13, в котором отношение содержания диоксида титана к содержанию второго цветового пигмента составляет от около 0,25 до около 3.
15. Эластомерное изделие по п. 1, в котором с использованием маски на первом слое сформирован рисунок, паттерн, логотип, узор или текст, при этом в месте нанесения маски виден второй слой.
16. Эластомерное изделие по п. 1, в котором повреждение в первом слое делает видимым второй цветовой пигмент второго слоя, что облегчает обнаружение повреждения.
17. Эластомерное изделие по п. 1, в котором эластомерное изделие пригодно для использования в вывернутом состоянии.
18. Способ изготовления многослойного эластомерного изделия, включающий следующие операции:
a) производят окунание формы в первый раствор, содержащий первый свободный от порошка коагулянт, содержащий первую соль металла, содержание которой в первом растворе составляет от около 6 масс. % до около 14 масс. %;
b) производят окунание формы в первую эластомерную композицию, содержащую первый эластомерный материал, чтобы сформировать первый слой;
c) производят окунание формы во второй раствор, содержащий второй свободный от порошка коагулянт, содержащий вторую соль металла, содержание которой во втором растворе составляет от около 3 масс. % до около 22 масс. %, при этом первая соль металла в первом растворе и вторая соль металла во втором растворе представляют собой нитрат, сульфат или хлорид кальция, алюминия или цинка или их комбинацию;
d) производят окунание формы во вторую эластомерную композицию, содержащую второй эластомерный материал, чтобы сформировать второй слой, и
e) производят вулканизацию первой и второй эластомерных композиций, чтобы сформировать многослойное эластомерное изделие, в котором между первым слоем и вторым слоем создан уровень контраста, достаточный для обнаружения повреждения в первом слое.
19. Способ изготовления многослойного эластомерного изделия, включающий следующие операции:
a) производят окунание формы в раствор, содержащий свободный от порошка коагулянт, содержащий соль металла, содержание которой в растворе составляет от около 3 масс. % до около 22 масс. %, при этом соль металла представляeт собой нитрат, сульфат или хлорид кальция, алюминия или цинка или их комбинацию;
b) производят окунание формы в первую эластомерную композицию, содержащую первый эластомерный материал, чтобы сформировать первый слой;
c) производят окунание формы во вторую эластомерную композицию, содержащую второй эластомерный материал, чтобы сформировать второй слой, причем второй слой дополнительно содержит диоксид титана, содержание которого во втором слое составляет от около 0,25 части до около 30 частей на 100 частей сухого второго эластомерного материала, и
d) производят вулканизацию первой и второй эластомерных композиций, чтобы сформировать многослойное эластомерное изделие, в котором между первым слоем и вторым слоем создан уровень контраста, достаточный для обнаружения повреждения в первом слое.
| JP 2014025160 A, 06.02.2014 | |||
| US 20070104904 A1, 10.05.2007 | |||
| US 7585526 B2, 08.09.2009 | |||
| ЭЛАСТОМЕРНЫЕ ПЛЕНКИ И ПЕРЧАТКИ | 2005 |
|
RU2545541C2 |
| Способ изготовления перчаток | 1983 |
|
SU1140991A1 |
