ES2555352T3 - Suela exterior para un artículo de calzado - Google Patents

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ES2555352T3 ES07869025.2T ES07869025T ES2555352T3 ES 2555352 T3 ES2555352 T3 ES 2555352T3 ES 07869025 T ES07869025 T ES 07869025T ES 2555352 T3 ES2555352 T3 ES 2555352T3
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Abstract

Un conjunto de suela que comprende: una porción superficial inferior en contacto con el suelo y una porción superficial superior, en la que al menos parte de la porción superficial inferior en contacto con el suelo comprende un material polimérico formado de una mezcla de polímero de polibutadieno y un butadieno-acrilonitrilo carboxilado o butadieno-acrilonitrilo carboxilado parcialmente hidrogenado; en el que el material polimérico tiene una densidad de 1,00-1,25 g/cm³ y una dureza de al menos 55 Asker C.

Description

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DESCRIPCION
Suela exterior para un artfculo de calzado Campo
Los aspectos de la presente invencion se refieren a suelas exteriores para calzado deportivo.
Antecedentes
Un artfculo convencional de calzado deportivo incluye dos elementos principales, una porcion superior y una estructura de suela. La porcion superior proporciona cobertura al pie al acomodar y colocar el pie con seguridad con respecto a la estructura de suela. Ademas, la porcion superior puede tener una configuracion que proteja al pie y proporciona ventilacion, refrigerando de este modo el pie y eliminando la transpiracion. La estructura de suela esta asegurada a una porcion inferior de la porcion superior y en general se encuentra situada entre el pie y el suelo. Ademas de atenuar las fuerzas reactivas del suelo (es decir, conferir amortiguacion), la estructura de suela puede proporcionar traccion y control a los movimientos del pie, tal como pronacion. Por consiguiente, la porcion superior y la estructura de suela trabajan de forma cooperativa para proporcionar una estructura confortable que es adecuada para una variedad de actividades ambulatorias, tales como caminar y correr, y deportes tales como tenis, baloncesto, y patinaje.
La estructura de suela de calzado deportivo en general presenta una configuracion estratificada que puede incluir una plantilla que mejora la comodidad, una suela media formada de un material de espuma polimerico, y una suela exterior en contacto con el suelo que proporciona tanto resistencia a la abrasion como traccion.
Es deseable tener suelas que ofrezcan un elevado retorno de energfa al atleta. Por ejemplo, el 1,4-polibutadieno es un polfmero conocido por su incorporacion a suelas exteriores de calzado deportivo y de otro tipo de calzado. La patente de Estados Unidos 4.289.861, por ejemplo, desvela el uso de un caucho de polibutadieno para la fabricacion de suelas de zapatos. No obstante, cuando se combina con otros polfmeros/cauchos, con frecuencia se reduce el alto retorno de energfa. Por otra parte, la superficie de contacto inferior del polfmero puede desgastarse rapidamente en calzados de alto impacto tales como calzado para tenis y baloncesto. El tenis con frecuencia se juega sobre superficies abrasivas, lo que incrementa el desgaste de la zapatilla, en particular de ciertas regiones de la zapatilla.
Sena deseable proporcionar un sistema de suela exterior para calzado que reduzca o supere algunas o todas las dificultades inherentes a los dispositivos conocidos anteriores. Objetos y ventajas particulares seran evidentes para los expertos en la materia, es decir, aquellos con conocimientos o experiencia en este campo de tecnologfa, en vista de la siguiente divulgacion de la invencion y de la descripcion detallada de ciertas realizaciones.
Sumario
Los principios de la invencion se pueden usar de forma ventajosa para proporcionar un artfculo de calzado que tenga una suela exterior duradera. Este conjunto de suela exterior duradera proporciona calzado que es significativamente mas duradero que otro calzado, proporcionando ventajas a atletas en tenis y baloncesto, por ejemplo.
Estas y otras caractensticas y ventajas adicionales desveladas en el presente documento se entenderan mejor a partir de la siguiente divulgacion detallada de ciertas realizaciones.
Descripcion de los dibujos
La figura 1 es una vista en alzado de un artfculo de calzado con un conjunto de suela que tiene una suela exterior.
La figura 2 es una vista del lado superior de la suela exterior del artfculo de calzado de la figura 1.
La figura 3 es una vista del lado inferior de la suela exterior de la figura 1.
Las figuras mencionadas anteriormente no necesariamente estan dibujadas a escala y se debe entender que proporcionan una representacion de la invencion, ilustrativa de los principios involucrados. Algunas caractensticas del artfculo de calzado representado en los dibujos se han agrandado o distorsionado respecto a otros para facilitar su explicacion y comprension. En los dibujos se usan los mismos numeros de referencia para componentes y caractensticas identicos o similares mostrados en diversas realizaciones alternativas. Los artfculos de calzado como los desvelados en el presente documento tendran configuraciones y componentes determinados, en parte, por su aplicacion y entorno previstos en los que se han de utilizar.
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Descripcion detallada
(Descripcion del calzado)
Aspectos de la invencion utilizan una suela exterior que es significativamente mas duradera que otras composiciones de suela exterior.
La presente invencion se puede realizar de diversas maneras.
El calzado puede ser cualquier calzado adecuado tal como zapatillas para tenis o zapatillas para baloncesto en las que se desean propiedades de alto retorno de energfa. Las zapatillas para tenis, por ejemplo, se pueden fabricar para que tengan un alto retorno de energfa pero un menor desgaste que otras zapatillas para correr convencionales.
En la figura 1 se muestra una realizacion de un artfculo de calzado 10. El artfculo de calzado 10 incluye una porcion superior 12 y un conjunto de suela 14 asegurado a la porcion superior 12. El conjunto de suela 14 puede estar asegurado a la porcion superior 12 mediante un adhesivo o cualquier otro medio adecuado. El calzado 10 tiene una zona media, o interna, 16 y una zona lateral, o externa, 18.
El conjunto de suela 14, que en general se encuentra dispuesto entre el pie del usuario y el suelo, proporciona atenuacion de las fuerzas de reaccion del suelo (es decir, confiere amortiguacion), traccion, y puede controlar los movimientos del pie, tal como la pronacion. Como en el caso de artfculos de calzado convencionales, el conjunto de suela 14 puede incluir una plantilla (no mostrada) localizada dentro de la porcion superior 12. El conjunto de suela 14 normalmente tiene una suela exterior 28 y una suela media 26.
Para fines de referencia general, el calzado 10 se puede dividir en tres partes generales: parte anterior del pie 20, parte media del pie 22, y parte del talon 24. Las partes 20, 22 y 24 no se pretende que delimiten zonas precisas del calzado 10. Mas bien, se pretende que las partes 20, 22 y 24 representen zonas generales del calzado 10 que proporcionan un marco de referencia en la siguiente descripcion.
A menos que se indique lo contrario, o quede claro lo contrario del contexto siguiente, los terminos direccionales usados en el presente documento, tales como hacia atras, hacia adelante, arriba, abajo, hacia el interior, hacia abajo, hacia arriba, etc., se refieren a direcciones con respecto al propio calzado 10. El calzado se muestra en la figura 1 para que quede dispuesto esencialmente de forma horizontal, como si se situase sobre una superficie horizontal cuando se calza por un usuario. No obstante, se debe apreciar que no es necesario limitar el calzado 10 a dicha orientacion. Asf, en una realizacion ilustrada en la figura 1, hacia atras se refiere hacia la parte del talon 24, es decir, hacia la izquierda como se observa en la figura 1. Como es natural, hacia delante se refiere hacia la parte anterior del pie 20, es decir, hacia la derecha como se observa en la figura 1, y hacia abajo se refiere hacia la parte inferior de la pagina como se observa en la figura 1. Arriba se refiere a elementos hacia la parte superior de la pagina como se observa en la figura 1, mientras que abajo se refiere a elementos hacia la parte inferior de la pagina como se observa en la figura 1. Hacia el interior se refiere hacia el centro del calzado 10, y hacia fuera se refiere hacia el borde periferico exterior del calzado 10.
Como se puede observar en la figura 2, la suela exterior 28 es la parte inferior del calzado que hace contacto con el suelo. La superficie superior 29 esta asegurada a la suela media 26 con adhesivo u otro medio de fijacion adecuado.
Como se observa mejor en la figura 3, una superficie inferior 30 en contacto con el suelo puede incluir, por ejemplo, una pluralidad de surcos 32. La superficie inferior en contacto con el suelo tambien puede contener proyecciones (no mostradas).
(Introduccion al material de la suela exterior)
El material de la suela exterior esta fabricado de una mezcla de polfmero de polibutadieno y un butadieno-acrilonitrilo carboxilado o butadieno-acrilonitrilo carboxilado parcialmente hidrogenado. Se ha comprobado que el butadieno- acrilonitrilo carboxilado anade resistencia al desgaste al producto de calzado sin disminuir el alto retorno de energfa del polibutadieno.
Se puede usar cualquier polibutadieno adecuado tal como 1,4-polibutadieno o 1,2-polibutadieno, aunque en general el 1,4-polibutadieno ofrece un mayor retorno de energfa. El 1,4-polibutadieno tiene un alto contenido en cis, el general de al menos el 90 %, mas habitualmente de al menos el 95 %, o de al menos el 98 %. La mezcla contiene polibutadieno en cantidades en general entre 60 y 95 partes, por ejemplo, 65-85 partes.
La mezcla ademas contiene butadieno-acrilonitrilo carboxilado y/o butadieno-acrilonitrilo carboxilado parcialmente hidrogenado en cantidades en general entre 5 y 40 partes, por ejemplo, 15-35 partes.
El butadieno-acrilonitrilo carboxilado se prepara copolimerizando monomeros de butadieno y acrilonitrilo y modificando el copolfmero para que incluya grupos carboxflicos en la cadena copolimerica. La polimerizacion de
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estos monomeros produce una cadena similar a un caucho normal de butadieno-acrilonitrilo excepto por que los grupos carboxilo se encuentran distribuidos a lo largo de la cadena con una frecuencia de 1 por cada 100 a 200 atomos de carbono aproximadamente.
El butadieno-acrilonitrilo carboxilado hidrogenado puede estar parcial o completamente hidrogenado y se puede producir mediante hidrogenacion selectiva controlada de caucho de butadieno-acrilonitrilo (NBR). El porcentaje de acrilonitrilo puede oscilar entre el 30 y el 40 % del butadieno-acrilonitrilo carboxilado. Los dobles enlaces residuales pueden oscilar hasta un 5,5 %, normalmente del 3-4 % aproximadamente.
El material de suela exterior usado en las realizaciones descritas en el presente documento en general tiene una densidad de 1,00 a 1,25 g/cm3, normalmente de 1,10 a 1,15 g/cm3
(Aditivos)
A la mezcla polimerica se le puede anadir un agente acoplante. Los agentes acoplantes adecuados incluyen organosilanos tales como 3-tiocianatopropiltrietoxisilano ((C2H5O)3Si(CH2)3-SCN; disulfuro de bis(trietoxisililpropilo); polisulfuro de bis(trietoxisililpropilo); y 3-(trietoxisilil)propantiol, y productos de reaccion con alcohol C13 etoxilado.
Se pueden anadir otros aditivos para conseguir que la mezcla polimerica tenga las cualidades deseadas. Estos aditivos se anaden en una cantidad para conseguir el resultado deseado. Los aditivos incluyen otros cauchos, pigmentos, cargas, catalizadores, estabilizantes, agentes de curado, agentes de prensado, agentes suavizantes, lubricantes, fibras metalicas, grafito, colorantes, aceleradores, activadores, promotores de la adhesion, y similares. Estos aditivos pueden estar presentes en cantidades convencionales.
Por ejemplo, se puede anadir un pigmento en una cantidad para obtener la blancura o color deseados del material de suela exterior. Se pueden usar pigmentos adecuados tales como, pero no limitado a, pigmento negro. Se pueden anadir cargas a la mezcla usada tales como, pero no limitado a, sflice de pirolisis o precipitada y negro de humo.
Se pueden anadir agentes de procesamiento adecuados para proporcionar un efecto de procesamiento deseado. Los agentes de procesamiento adecuados incluyen, por ejemplo, esteres de acidos grasos. Otros aditivos mejoran las caractensticas de procesamiento y se comportan como plastificantes tales como el aceite naftenico.
Se pueden anadir activadores adecuados tales como, pero no limitado a oxido de zinc, acido estearico, y urea. El acido estearico tambien se puede anadir como lubricante interno.
Para la proteccion del caucho se puede usar cera de parafina u otros aditivos
Se pueden usar agentes de un sistema de curado adecuado, normalmente en el intervalo de 0,5 aproximadamente a 6 phr aproximadamente, normalmente de 2 aproximadamente a 3 aproximadamente. Los sistemas de curado adecuados incluyen disulfuro de tetratiuram, azufre insoluble, y disulfuro de 2,2'-dibenzotiacilo.
El polfmero se puede formar de una manera adecuada. Por ejemplo, los materiales se pueden mezclar usando cualquier mezclador interno adecuado tal como un mezclador Banbury.
En general, los ingredientes polimericos se anaden a la mezcladora y se mezclan durante 1 minuto aproximadamente a 80 °C aproximadamente. Se anade la mitad de la sflice aproximadamente y se mezcla durante 2-3 minutos. Se anade el resto de la sflice y el aceite y los otros ingredientes tales como el ZnO y se sigue con la mezcla. Durante este proceso, la temperatura se incrementa hasta 115 °C aproximadamente.
Despues de la mezcla, la mixtura se vierte en un molino de rodillos y se homogeniza durante 4-5 minutos a 50 °C aproximadamente. El caucho en laminas se enfna a temperatura ambiente durante al menos 6 horas, o durante toda la noche.
A continuacion a la lamina polimerica en el molino se le anaden aceleradores y azufre. La combinacion se entremezcla de 10 a 15 veces y se muele intensamente 6 veces con un corte de 1 mm. El polfmero se lamina y se enfna antes del prensado. El caucho se calandra y se corta en laminas.
El molino de rodillos puede ser un molino de dos rodillos tfpico y proporciona un surtido de laminas de acuerdo con las tecnicas convencionales. El surtido de laminas se procesa adicionalmente usando metodos de moldeo por compresion tradicionales para la fabricacion de calzado. La suela exterior normalmente es un producto moldeado por compresion.
La temperatura de curado de la espuma normalmente es de 150 °C a 170 °C. Los tiempos de curado y el espesor del molde vanan dependiendo del espesor deseado del material polimerico.
La dureza (Shore A) normalmente se encuentra entre 60 y 80 aproximadamente, normalmente entre 60 y 75, o entre
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68 y 72 y puede variar dependiendo de si se prepara el poKmero hidrogenado o no hidrogenado. Las propiedades dependen, por ejemplo, de las propiedades deseadas para el calzado.
La resistencia a la traccion puede ser de 100 a 160 kg/cm2, normalmente de 130 aproximadamente a 150 kg/cm2 La elongacion puede ser del 300 aproximadamente al 600 % aproximadamente, normalmente del 350 aproximadamente al 500 %. La resistencia al desgarro puede ser de 50 aproximadamente a 80 kg aproximadamente.
El material de suela exterior se puede usar en cualquier calzado deportivo u otro calzado adecuados que requieran una suela exterior duradera. Ejemplos incluyen, pero no estan limitados a, zapatillas de tenis, zapatillas de baloncesto, zapatillas de pista de atletismo, zapatillas de patinaje, y similares.
El material de suela exterior puede comprender la totalidad de la suela exterior o puede formar parte de una suela exterior fabricada mtegramente de varios tipos diferentes de materiales. Por ejemplo, el material de suela exterior puede se puede usar en la zona de la puntera de la suela exterior.
El material de la suela exterior tambien se puede usar como parte de la porcion superior de manera que se evita el desgaste de la region de la puntera de la porcion superior de esta region.
En ensayos con calzado, la Akron cc/perdida debe ser inferior a 0,12 y normalmente entre 0,05 y 0,08. Es deseable tener valores inferiores. La abrasion DIN normalmente es inferior a 50 mg, de forma deseable inferior a 30 mg o inferior a 25 mg. La abrasion NBS normalmente es superior a 1100, mas habitualmente superior a 1500, y de forma mas deseable superior a 2500.
Ejemplo 1
Se preparo el siguiente material usando butadieno-acrilonitrilo carboxilado.
Material polimerico
PHR (partes por cien)
PoKmeros
BR0150 Ubepol (Polfmero de polibutadieno)
80
KRYNAC X 146 (1 %, 32 mney) (Butadieno-acrilonitrilo carboxilado)
20
Aditivos
Sflice precipitada (Carga)
42
ZnO (activador)
3,5
Ester de acidos grasos WB212 (Adyuvante del proceso)
1
Organosilano Si-264 (Agente de acoplamiento)
4
ST-AC (Acido estearico) (Lubricante/Activador)
1
Aceite naftenico (Adyuvante del proceso/plastificante)
4
Urea (Activador)
1,5
Material polimerico
PHR (partes por cien)
Parafina (Proteccion de caucho)
0,5
Pigmento negro (Pigmento)
3
60NS (Agente de homogeneizacion)
1
Sistema de curado y agentes de soplado
Dispersion de disulfuro de tetrametiltiuram
0,5
Dispersion de azufre insoluble
2,5
Dispersion de disulfuro de 2,2'-dibenzotiacilo
1,2
Temperatura de curado
150 °C
El tiempo de curado
T90 + 1 min
Propiedades ftsicas
A
Durometro Asker C
64-65
Modulo al 300 %
72; 69; 72; 71
Traccion, kg/cirP
103; 110; 126; 115
% de elongacion
422; 461; 509; 472
Desgarro, kg
71; 76; 59; 59
S.G. g/cc
1,1; 1,1
Datos de abrasion
Akron cc/perdida
11; 0,09
Abrasion DIN
26; 27
Abrasion NBS
1349; 1400
Ejemplo 2
Se preparo el siguiente material polimerico usando butadieno-acrilonitrilo carboxilado parcialmente hidrogenado.
Material polimerico
PHR (partes por cien)
PoKmeros
BR0150 Ubepol (Polfmero de polibutadieno)
70
Therban XTVPKA 8889 (Butadieno-acrilonitrilo carboxilado parcialmente hidrogenado)
30
Aditivos
Sflice precipitada (Carga)
42
Material polimerico
PHR (partes por cien)
ZnO (activador)
3,5
Ester de acidos grasos WB212 (Adyuvante del proceso)
1
Organosilano Si-264 (Agente de acoplamiento)
4
ST-AC (acido estearico) (Lubricante/Activador)
1
Aceite naftenico (Adyuvante del proceso/plastificante)
4
Urea (Activador)
1,5
Parafina (Proteccion de caucho)
0,5
Pigmento negro (Pigmento)
3
60NS (Agente de homogeneizacion)
1
Sistema de curado y agentes de soplado
Dispersion de disulfuro de tetrametiltiuram
0,5
Dispersion de azufre insoluble
2,5
Dispersion de disulfuro de 2,2'-dibenzotiacilo
1,2
Temperatura de curado
150 °C
Tiempo de curado
T90 + 1 min
Propiedades fisicas
A
Durometro Asker C
74-75
Modulo al 300 %
109; 110; 107; 105
Traccion, kg/cm2
153; 130; 154; 136
% de elongacion
459; 372; 470; 417
Desgarro, kg
74; 53; 63; 73
S.G. g/cc
1,1; 1,1
Datos de abrasion
Akron cc/perdida
0,08; 0,08
Abrasion DIN
43; 43
Abrasion NBS
2552; 2410
5
En vista de la divulgacion anterior de la invencion y la descripcion de diversas realizaciones, los expertos en este campo tecnologico comprenderan facilmente que se pueden introducir diversas modificaciones y adaptaciones sin apartarse del ambito de la invencion. Esta previsto que todas esas modificaciones y adaptaciones queden cubiertas por las siguientes reivindicaciones.
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Claims (15)

  1. 5
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    15
    20
    25
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    35
    40
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    55
    60
    65
    REIVINDICACIONES
    1. Un conjunto de suela que comprende:
    una porcion superficial inferior en contacto con el suelo y una porcion superficial superior, en la que al menos parte de la porcion superficial inferior en contacto con el suelo comprende un material polimerico formado de una mezcla de polfmero de polibutadieno y un butadieno-acrilonitrilo carboxilado o butadieno-acrilonitrilo carboxilado parcialmente hidrogenado;
    en el que el material polimerico tiene una densidad de 1,00-1,25 g/cm3 y una dureza de al menos 55 Asker C.
  2. 2. El conjunto de suela de la reivindicacion 1 en el que:
    (1) el material polimerico comprende de 60 aproximadamente a 95 partes aproximadamente de polfmero de polibutadieno aproximadamente y de 5 aproximadamente a 40 partes aproximadamente de butadieno-acrilonitrilo carboxilado o butadieno-acrilonitrilo carboxilado parcialmente hidrogenado; o
    (2) el material polimerico comprende de 65 aproximadamente 85 partes aproximadamente de polfmero de polibutadieno y de 15 aproximadamente a 35 partes aproximadamente de butadieno-acrilonitrilo carboxilado o butadieno-acrilonitrilo carboxilado parcialmente hidrogenado.
  3. 3. El conjunto de suela de la reivindicacion 1 en el que el polfmero de polibutadieno es 1,4-polibutadieno, y preferentemente el 1,4-polibutadieno tiene un contenido de cis de al menos el 90 %.
  4. 4. El conjunto de suela de la reivindicacion 1 en el que el material polimerico ademas comprende un agente de acoplamiento de silano, en el que preferentemente el agente de acoplamiento de silano es 3- tiocianatopropiltrietoxisilano.
  5. 5. El conjunto de suela de la reivindicacion 1 en el que el material polimerico tiene una densidad de 1,10-1,15 g/cirP aproximadamente.
  6. 6. El conjunto de suela de la reivindicacion 1 en el que:
    (1) la primera porcion comprende una porcion del talon, una porcion media del pie y una porcion de la puntera en la que al menos la porcion de la puntera comprende el material polimerico; o
    (2) la primera porcion comprende una porcion de zona media y una porcion de zona lateral en la que al menos parte de la porcion de la zona media comprende el material polimerico.
  7. 7. El conjunto de suela de la reivindicacion 1 en el que:
    (1) el material polimerico se moldea por compresion para formar al menos parte de la porcion superficial inferior en contacto con el suelo; y/o
    (2) la superficie inferior en contacto con el suelo incluye una pluralidad de surcos.
  8. 8. El conjunto de suela de la reivindicacion 1 en el que:
    (1) la Akron cc/perdida es inferior a 0,12;
    (2) la abrasion DIN es inferior a 30 mg y la abrasion NBS es superior a 1500; y/o
    (3) la dureza es de 60 a 80 Asker C.
  9. 9. El conjunto de suela de la reivindicacion 1 en el que:
    (1) el material polimerico comprende un butadieno-acrilonitrilo carboxilado y la dureza del material polimerico es de 60 a 70 Asker C; o
    (2) el material polimerico comprende un butadieno-acrilonitrilo carboxilado parcialmente hidrogenado y la dureza del material polimerico es de 70 a 80 Asker C.
  10. 10. Un artfculo de calzado que comprende, en combinacion: una porcion superior;
    un conjunto de suela de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.
  11. 11. El artfculo de calzado de la reivindicacion 10 en el que la porcion superior comprende el material polimerico en la region de la puntera de la porcion superior.
  12. 12. El artfculo de calzado de la reivindicacion 10 en el que el calzado es para tenis o baloncesto.
  13. 13. Un proceso para la preparacion de calzado que comprende asegurar un conjunto de suela a una porcion superior;
    el conjunto de suela que comprende:
    5 una porcion superficial inferior en contacto con el suelo y una porcion superficial superior, la porcion
    superficial superior en contacto con la porcion superior;
    en la que al menos parte de la porcion superficial inferior en contacto con el suelo comprende un material polimerico formado de una mezcla de polfmero de polibutadieno y un butadieno-acrilonitrilo carboxilado o butadieno-acrilonitrilo carboxilado parcialmente hidrogenado;
    10 en el que el material polimerico tiene una densidad de 1,00-1,25 g/cm3 y una dureza de al menos 55 Asker
    C.
  14. 14. El proceso de la reivindicacion 13 que ademas comprende asegurar la porcion de la superficie superior a la porcion superior.
    15
  15. 15. El proceso de la reivindicacion 13 en el que al menos parte de la porcion de superficie inferior en contacto con el suelo que comprende el material polimerico se moldea por compresion.
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