ES2290788T3 - Guantes medicos flexibles de nitrilo que tienen propiedades de relajacion mejoradas. - Google Patents
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Abstract
Una fracción de elastómero para un guante que comprende: - 100 partes de un látex de caucho nitrilo-butadieno; - azufre comprendido entre 3, 0 y 5, 0 partes por 100 partes del látex de caucho nitrilo-butadieno; - óxido de cinc, presente en una cantidad mayor que 0, 5 partes por cien y menor que 1, 0 partes por cien partes de caucho nitrilo-butadieno; en donde dicho elastómero tiene una propiedad de relajación mayor que 50%.
Description
Guantes médicos flexibles de nitrilo que tienen
propiedades de relajación mejoradas.
Los guantes de látex de caucho natural
proporcionan protección excelente contra numerosos patógenos
peligrosos y muchos productos químicos fuertes. La industria de
fabricación de guantes de látex de caucho natural creció
vertiginosamente a principios de los años 1980, especialmente en el
Extremo Oriente. Sin embargo, poco tiempo después se reconoció que
las proteínas inherentes del látex de caucho natural podrían causar
la aparición de reacciones alérgicas (Tipo I) en ciertas personas.
En casos raros, la reacción alérgica podría ser fatal. Por esta
razón, deben proporcionarse para dichas personas alternativas, a los
guantes de látex de caucho natural.
Aunque una serie de materiales sintéticos, con
inclusión del caucho nitrilo-butadieno (NBR),
policloropreno (CR), poliuretano (PU), poliisopreno (IR),
poli(cloruro de vinilo) (vinilo, PVC), polietileno (PE), etc.
así como muchas de sus mezclas y sus copolímeros han sido
utilizados como alternativas al látex de caucho natural, la
eficiencia global y el coste de las alternativas no son totalmente
satisfactorios. Entre las alternativas, el caucho
nitrilo-butadieno es el más popular, un guante
elástico a un coste razonable.
La Patente U.S. 5.014.312, y la Reexpedición de
Patente RE 35.616, expedidas ambas a Tillotson et al., cubren
guantes de caucho nitrilo-butadieno. Las patentes
abordan las propiedades de relajación. El estrés (o módulo) del
material bajo esfuerzo constante al cabo de 6 minutos debe ser menor
que el 50% de su valor inicial. La mayoría de los guantes de
nitrilo disponibles comercialmente en la actualidad tienen su
propiedad de relajación agrupada en torno a aproximadamente 40%,
aunque la misma podría variar desde 30 a 45%. Otros guantes podrían
tener resistencia a la tracción, o elongación, mejorada o menos
aditivos que pudieran causar reacciones alérgicas de Tipo IV (ZnO,
etc.). Ninguno de ellos ha exhibido relajaciones al cabo de los 6
minutos que pudieran sobrepasar 50%.
La Patente U.S. Número 6.031.042, expedida a
Lipinski revela una formulación de caucho de nitrilo. La formación
no contiene cantidad alguna de óxido de cinc, y únicamente 1,0 PHR
de azufre, dando como resultado una propiedad de relajación de sólo
aproximadamente 40%. No se hace consideración alguna acerca del
ajuste de la formulación para afinar la propiedad de relajación del
guante.
La Patente U.S. Número 6.566.435, expedida a
Tech et al. describe una formulación de látex de nitrilo que
contiene menos de 0,5 PHR de óxido de cinc y azufre. No se presta
consideración alguna a un producto con un contenido de óxido de
cinc mayor que 0,5 partes por cien y menos de 1,0 partes por cien
con una propiedad de relajación afinada por encima de 50%.
La propiedad de relajación no es un parámetro de
control de calidad requerido por la ASTM para guantes. Sin embargo,
junto con el módulo, otro parámetro de control de calidad no
requerido por la ASTM para guantes, pueden caracterizar la
eficiencia y la sensación táctil de un guante. Cuanto mayor es la
propiedad de relajación, tanto mejor se adaptará el guante a la
forma de una mano. Dicho de otro modo, el guante se aflojará al cabo
de un rato. En cambio, si se combinara una relajación alta con un
módulo alto, el guante podría causar rápidamente fatiga en los
dedos. Los guantes de látex de caucho natural tienen una relajación
> 80% y un módulo de 300% (< 2 Mpa), mientras que los guantes
de caucho nitrilo-butadieno exhiben relajación menor
(valor típico 40%) y un módulo mucho mayor para 300% (> 7
MPa).
La propiedad de relajación es una característica
intrínseca de la naturaleza del material. La mayoría de los látex
de nitrilo-butadieno fabricados por polimerización
en emulsión producirían una relajación de aproximadamente 40%, como
se demuestra por los guantes de nitrilo disponibles actualmente.
Esta propiedad inherente está causada fundamentalmente por la
estructura de las cadenas del polímero, que podría estar determinada
por el mecanismo de polimerización. Los vendedores de caucho
nitrilo-butadieno diferentes podrían tener
parámetros de control y procedimientos distintos, pero sus
productos tienen muy poca diferenciación debido al hecho de que
todos ellos utilizan polimerización en emulsión por razones
económicas.
Los látex de nitrilo-butadieno,
producidos por mecanismos de polimerización distintos de la
emulsión, a saber por aplicaciones de inmersión podrían tener
estructura muy diferente, y por tanto perfiles de relajación
distintos, pero no existen productos de este tipo que estén
disponibles comercialmente en este momento debido a su coste. Una
vez que la estructura de la cadena de polímero se ha predefinido en
la polimerización, queda poco por hacer para manipularla. Es un
objetivo de la invención afinar este parámetro (relajación) a un
valor por encima de 50%. Entretanto, las otras propiedades
mecánicas deben cumplir los requerimientos de la ASTM.
La invención es la manipulación del contenido de
óxido de cinc, mayor que 0,5% hasta menor que 1,0%, y del contenido
de azufre, 3 PHR a 5 PHR, de los cauchos
nitrilo-butadieno y condiciones de vulcanización
seleccionadas que pueden conseguirse económicamente con
instalaciones de producción comunes. La manipulación de estos
componentes afecta a la propiedad de relajación de los guantes
formados por este material. Se producen guantes que tienen una
propiedad de relajación mayor que 50%, y un módulo bajo
(aproximadamente 3 MPa). El guante mantiene una resistencia final a
la tracción adecuada (> 20 MPa) y elongación (> 500%). El
guante se produce por un proceso de vulcanización, que dura de 5 a
60 minutos a temperaturas comprendidas entre 300ºF y 400ºF (148,9ºC
y 204,4ºC). La resistencia a la tracción y la elongación son muy
superiores a los requerimientos de la ASTM para guantes médicos.
Los requerimientos actuales de la ASTM se contienen en ASTM
D412-92. Gracias a una vulcanización suficiente,
las películas producidas proporcionan protección satisfactoria
contra la penetración vírica. La resistencia al desgarro es también
mejor debido al menor módulo.
El caucho nitrilo-butadieno
carboxilado sufre dos clases de reticulación en la formulación y la
vulcanización normales. La primera es aquélla en la que los grupos
ácidos carboxilados se unen unos a otros por una reacción con óxido
de cinc a la temperatura ambiente. La segunda clase de reticulación
consiste en que los bloques insaturados de butadieno se reticulan
por un sistema convencional de azufre a temperaturas elevadas.
Una de las formulaciones preferidas de los
autores de la presente invención produce películas cuyas propiedades
son comparables a las del látex de caucho natural (módulo 300% <
2 MPa, resistencia a la tracción > 20 MPa, y simultáneamente
elongación > 500%). Sin embargo, la relajación a los 6 minutos no
puede ser mayor que 45%. Por esta razón, se ajustó el óxido de cinc
para prevenir una reducción de la eficiencia. La formulación
resultante se presenta en la tabla siguiente:
El óxido de cinc ha sido utilizado como
activador primario para los sistemas de vulcanización con azufre.
Por ajuste de la cantidad de óxido de cinc, se utilizaron
temperaturas más altas durante la vulcanización. Las películas
después de lixiviación se secaron a 260F (126,7ºC) y se vulcanizaron
luego a 300-400F (148,9-204,4ºC)
durante 5-60 minutos. Convencionalmente, las
temperaturas de curado están comprendidas entre 240F (115,6ºC) y
285F (140,6ºC).
Se encontró que es posible mantener una
relajación > 50% a niveles de ZnO mayores aún por selección de
un látex de nitrilo apropiado y variación de los parámetros de
producción. Como se había previsto, cuanto mayor es el nivel de
ZnO, tanto menor es la relajación y tanto más resistente es el
guante. Sin embargo, los autores de la invención creen actualmente
que una fórmula ulteriormente optimizada debería contener un mayor
nivel de ZnO para proporcionar una vida útil más larga de los
guantes.
Se formuló la correlación entre ZnO y relajación
y elongación con envejecimiento. Se utilizaron 3,0 PHR de azufre en
todos estos datos presentados.
Como resultado, se encontró que formulaciones de
óxido de cinc con porcentajes que variaban desde mayor que 0,5% a
1,0%, y condiciones de vulcanización producen propiedades de
relajación más altas, mayores que 50%, y un guante flexible
mejorado. Cada formulación tenía un componente de azufre de 3,0 PHR.
Esta combinación exhibe una eficiencia más equilibrada.
El compuesto óxido de cinc exhibía una
relajación mayor que 50%. La pulverización y/o lixiviación no tenían
impacto significativo alguno sobre las propiedades de los guantes.
Las formulaciones producen compuestos mejorados y condiciones de
vulcanización optimizadas (temperatura y duración). Las nuevas
formulaciones y los nuevos procedimientos se realizan fácilmente en
condiciones económicas en las líneas comunes de producción de
guantes de nitrilo. Dependiendo de las aplicaciones deseadas,
podrían producirse en la misma fórmula tanto guantes con polvo como
guantes exentos de polvo.
En una formulación con óxido de cinc y azufre,
dos clases de mecanismos de reticulación controlan la vulcanización
del NBR carboxilado. A la temperatura ambiente, el óxido de cinc
reacciona con los grupos carboxilo para formar reticulación iónica,
dando como resultado una relajación baja. Por el contrario, la
reticulación con azufre, especialmente
multi-reticulación con azufre entre los enlaces
dobles de las cadenas de polibutadieno da como resultado una
relajación alta. Variando la relación de estos dos componentes, es
posible sintonizar la relajación en cierto grado. La realización
con óxido de cinc descrita previamente alcanzaba una relajación tan
alta como 62%, comparada con 40% para una fórmula normal con óxido
de cinc y azufre. Con un contenido limitado de óxido de cinc mayor
que 0,5 partes de óxido de cinc por 100 partes de NBR y menor que
1,0 partes de óxido de cinc por 100 partes de NBR, y
3,0-5,0 partes de azufre por 100 partes de NBR,
puede alcanzarse todavía una relajación mayor que 50%. El efecto de
la variación de la relación del óxido de cinc y el azufre se resume
en la tabla siguiente:
Como puede verse, la disminución de la cantidad
de óxido de cinc aumenta la propiedad de relajación. Estos
elastómeros se fabricaron conforme al mismo proceso de vulcanización
arriba descrito.
Como se ha mencionado anteriormente, la
relajación es una propiedad intrínseca de la estructura del polímero
y, en el NBR carboxilado, el factor más predominante es la
estructura de la cadena de polibutadieno. En el NBR carboxilado
disponible comercialmente, sintetizado por polimerización en
emulsión, el bloque de polibutadieno está constituido por tres
tipos de enlaces dobles: 1,2; cis 1,4; y trans 1,4. Una mayor
proporción de la estructura cis 1,4 produce relajación alta. Es
posible sintetizar polibutadieno con estructuras cis 1,4 dominantes
en un disolvente orgánico. De este modo es posible alcanzar mayor
relajación, > 80%, con la fórmula normal. Para un NBR que no
está carboxilado, no se produce reacción alguna entre el óxido de
cinc y los grupos carboxilados y por consiguiente el contenido de
óxido de cinc puede no ser importante. El caucho natural puede tener
una propiedad de relajación > 80% con una parte por 100 de óxido
de cinc.
Si bien la invención se ha descrito con respecto
a una realización preferida, podrían ser evidentes variaciones y
modificaciones para una persona con experiencia ordinaria en la
técnica sin apartarse del espíritu de la invención.
Claims (2)
1. Una fracción de elastómero para un guante que
comprende:
- -
- 100 partes de un látex de caucho nitrilo-butadieno;
- -
- azufre comprendido entre 3,0 y 5,0 partes por 100 partes del látex de caucho nitrilo-butadieno;
- -
- óxido de cinc, presente en una cantidad mayor que 0,5 partes por cien y menor que 1,0 partes por cien partes de caucho nitrilo-butadieno;
en donde dicho elastómero tiene una
propiedad de relajación mayor que
50%.
2. La formulación de elastómero para un guante
de acuerdo con la reivindicación 1, en la cual dicho elastómero
está vulcanizado a 300-400º Fahrenheit
(148,9-204,4ºC) durante 5-60
minutos.
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