Изделие из нитрильного каучука, имеющее характеристики натурального каучука

Изделие из нитрильного каучука, имеющее характеристики натурального каучука

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящая заявка заявляет приоритет, основанный на заявке США №60/680971, поданной 13 мая 2005 года, содержание которой включено в настоящую заявку посредством ссылки.

Область техники

Настоящее изобретение относится к эластомерным изделиям, изготовляемым из нитрильных каучуковых композиций. Более конкретно, изобретение касается изделий из карбоксилированного бутадиен-акрилнитрилового каучука, которые имеют физические характеристики, сравнимые с характеристиками подобных изделий из натурального латексного каучука.

Уровень техники

Разработка современных каучуковых материалов сделала возможным изготовление широкого спектра эластомерных изделий, имеющих переменные свойства в отношении прочности и химической стойкости. Создание синтетических латексных материалов позволило приспособить различные эластичные и полимерные материалы для использования в изготовлении разнообразных промышленных изделий. Один полезный класс композиций на основе синтетического каучукового материала включает нитрильный каучук, который широко используется для изготовления таких изделий, как перчатки и маслостойкие уплотнения.

Эластомерные изделия, требующие для их изготовления материалов, обладающих максимальным относительным удлинением и исключительно легко поддающихся растяжению, такие как хирургические или смотровые (диагностические) перчатки, баллоны и презервативы, традиционно изготовлялись из натурального каучукового латекса. Хотя нитрильные каучуковые изделия, как правило, труднее растянуть, одно из преимуществ нитрильного каучука перед подложками из натурального каучукового латекса состоит в том, что изделия из нитрильного каучука не содержат натуральных латексных белков, которые могут вызывать серьезную аллергию у некоторых пользователей. Другие преимущества нитрильных материалов перед натуральным каучуковым латексом включают более высокую химическую стойкость, в особенности к жирным и маслянистым веществам, и более высокую стойкость к прокалыванию. Поэтому перчатки на основе нитрильного каучука стали широко и охотно применять в качестве заменителя изделий из натурального каучука.

В то время как больницы, лаборатории или другие учреждения, в которых могут использоваться каучуковые перчатки, часто требуют, с целью лучшей защиты их персонала, исключить применение латекса, более высокая, как правило, стоимость нитрильных изделий часто ограничивает возможности перехода на безлатексные изделия. Другое препятствие к такому переходу состоит в том, что нитрильные перчатки традиционно являются более жесткими, следовательно, гораздо менее удобными при ношении в сравнении с такого же типа перчатками, выполненными из материалов на основе натурального каучукового латекса. Например, смотровые перчатки из натурального каучукового латекса (NRL) обычно требуют напряжения около 2,5 МПа (58 фунтов на квадратный дюйм) для их растяжения до удлинения около 300% относительно первоначальных размеров. Часто это называется 300%-ным модулем перчатки. С другой стороны, нитрильные смотровые перчатки, как правило, требуют увеличения указанного напряжения более чем в два раза, около до 5 МПа (116 фунтов на квадратный дюйм), чтобы достичь той же 300%-ной деформации. Еще одним вариантом выбора в пользу синтетического материала является винил, однако винил рассматривается как материал с более низкими эксплуатационными характеристиками.

В настоящее время на рынке отсутствуют предложения синтетических латексных смотровых перчаток, у которых соотношение усилие - деформация было бы близко к соотношению усилие - деформация перчаток на основе натурального каучука, не говоря уже о том, чтобы они имели свойства, подобные или такие же, что и свойства перчаток на основе натурального каучука в тех же условиях. Соотношения усилие - деформация относятся к непосредственным измерениям с целью узнать, как реагирует (растягивается) материал в ответ на приложенную силу независимо от толщины материала. В отличие от этого соотношения деформация - усилие характеризуют ответ на приложенное усилие на единицу площади поперечного сечения материала.

Нитрильный каучук, т.е. синтетический полимер, часто используемый в эмульсионном (латексном) виде для производства медицинских и промышленных перчаток, является трехзвенным атактическим сополимером акрилонитрила, бутадиена и карбоновой кислоты, такой как метилакриловая кислота. Он может быть структурирован с помощью двух различных механизмов с целью улучшения его прочности и химической стойкости. Первый механизм структурирования (сшивания) полимера заключается в ионном связывании карбоксильных групп друг с другом с использованием ионов многовалентных металлов. Присутствие этих ионов обычно обеспечивается добавлением оксида цинка в эмульсию. Как правило, прочность и жесткость/мягкость полимера очень чувствительны к этому типу образования поперечных связей. Второй механизм структурирования полимера заключается в образовании поперечных ковалентных связей между бутадиеновыми сегментами полимера с использованием серы и катализаторов, известных как ускорители вулканизации каучука. Образование таких поперечных связей особенно важно для повышения химической стойкости. Часто процесс изготовления перчаток заключается в том, что сначала на керамические формы в виде перчаток наносят раствор коагулянта, обычно нитрата кальция, и затем форму макают в нитрильный латекс, чтобы вызвать местное желатинирование нитрильного каучука на поверхности формы.

Некоторые прежние попытки смягчения изделий из нитрильного каучука предусматривали строгое ограничение или даже полное исключение добавок оксида цинка и других материалов, способных приводить к образованию в карбоксилированном нитрильном каучуке поперечных связей по ионному механизму (т.е. сшивать его), например, таких, которые описаны в патентах США US 6031042 и 6451893. В дополнение к тому, что при этом не обеспечивается получение взаимозависимости силы и деформации, подобной той, которая имеет место в случае сравнимых изделий из натурального каучука, этот способ дает в результате материал с более низкой прочностью, требует более высокой температуры вулканизации, требует применения исключительно высокого расхода других химикатов, которые могут вызывать раздражение кожи, или он может приводить к нарушениям технологического процесса, таким как утолщение нитрильного латекса перед маканием.

Другие попытки изготовления более комфортных нитрильных перчаток, подобные описанным в US 5014362 и 6566435, основаны на релаксации напряжения во времени и требуют постоянно приложенных уровней деформации с целью вызвать эту релаксацию или умягчение. Такие решения трудно поддерживать, и они могут быть неосуществимы в реальной мировой практике применения.

Существует потребность в изделиях из полимера на основе нитрила, которые могут успешно сочетать преимущества нитрильных материалов с большей гибкостью или мягкостью натурального каучукового латекса без необходимости применять условия, необходимые для умягчения, вызываемого релаксацией напряжения. Существует потребность в таком типе нитрильных перчаток, который может включать полимерную композицию и размеры изделия так, чтобы смоделировать комфорт и мягкость, присущие изделиям из натурального каучукового латекса, но при этом сохранял бы защитные и не вызывающие аллергию свойства нитрильного каучука. При ношении такой перчатки эластомерный материал демонстрирует профили физической деформации или напряжения, подобные профилям натурального каучука, однако без возникновения связанных с этим проблем натурального каучука.

Краткое описание изобретения

Настоящее изобретение относится к эластомерному изделию из нитрильного каучука, показывающему взаимозависимость силы и деформации, соответствующую аналогичной взаимозависимости у полиизопреновых каучуковых изделий, но сохраняющему значения предела прочности при растяжении и защитные свойства обычного нитрильного каучука. В частности, изобретение описывает относительно тонкие эластичные изделия, такие как перчатка, более тонкая и более гибкая или мягкая в сравнении с обычными нитрильными перчатками, но сконструированная так, чтобы сохранить защитные свойства и поддержать достаточную прочность для работы в промышленности или лаборатории и для выполнения всех медицинских процедур, при которых персонал обычно носит нитрильные перчатки. Более тонкая, «мягкая нитрильная» перчатка демонстрирует характеристику ответной деформации на приложенную к ней силу, подобную характеристикам перчаток из натурального (полиизопренового) каучука.

Модуль упругости нитрильного материала колеблется в пределах от около 3 до 6 МПа, и материал может сохранять значение предела прочности при растяжении в пределах от около 30 или 32 МПа до 56 или 58 МПа. Хотя одного этого диапазона модуля в перчатке стандартной толщины и недостаточно для достижения механических свойств натурального каучука, тем не менее уменьшение толщины изделия в дополнение к снижению его модуля позволяет достичь желаемой цели. В то время как обычные нитрильные смотровые перчатки имеют толщину около 0,14±0,02 мм, нитрильные перчатки согласно настоящему изобретению тоньше, их толщина находится в переделах от около 0,05 мм до 0,10 или 0,11 мм, измеренная в области ладони, определенной стандартом Американского общества по испытанию материалов (ASTM) D-412-98a (заново утвержден в 2002 году).

Согласно настоящему изобретению считается, что путем одновременного управления уровнем сшивания материалов в нитрильной композиции и надлежащей толщиной изделия, причем оба вида управления выбирают для достижения максимального значения прочности материала и минимального значения силы, необходимой для растягивания материала, можно получить материал с такой же характеристикой ответа на усилие, как и у более толстой перчатки из натурального латекса. Образование поперечных связей между карбоксильными группами контролируется количеством и типами ионных материалов, добавляемых в нитрильную эмульсию перед ее использованием для получения маканого изделия. Толщиной изделия можно управлять разнообразными средствами во время процесса макания.

Предлагаемый в изобретении подход позволяет использовать более рациональные или стандартизованные уровни химических продуктов и параметры процесса для достижения максимального значения прочностного потенциала нитрильного каучука и при этом изготовлять перчатку, более гибкую и более удобную в носке, чем обычные изделия, изготовленные из нитрила. Предлагаемый подход обладает преимуществами перед соответствующими подходами из уровня техники. Настоящее изобретение позволяет добиться хорошей эластичности при всех уровнях сшивающих агентов и обеспечивает высокую скорость образования поперечных ковалентных связей без необходимости нагрева до высоких температур. Изобретение позволяет использовать традиционные количества сшивающих агентов и ускорителей без осложнений, которые часто являются результатом слишком высоких или слишком низких уровней этих химических продуктов. Слишком низкий уровень оксида металла, например, может привести к снижению качества процесса желатинирования или может вызвать утолщение при повышенных значениях рН (около 8,5 или выше).

Этот подход не зависит ни от необходимости релаксации напряжения в течение периода времени около от 10 до 15 минут, ни от постоянной деформации, для того чтобы в результате этой релаксации, как это было описано другими в прежних попытках, получалась более удобная в носке перчатка. Благоприятная деформация в ответ на приложенную силу у предлагаемого в изобретении материала на основе нитрильного каучука может быть оценена непосредственно пользователем. Новый тип нитрильного полимера может быть модифицирован с целью сообщения ему большей гибкости и обеспечения большего комфорта в носке.

Считается, что особенные свойства предлагаемых в изобретении «мягко-нитрильных» материалов отчасти обусловлены природой нитрильной композиции, которая включает смесь двух взятых в соотношении около 50:50 акрилонитрильных композиций. С одной стороны, первая нитрильная композиция мягче или, другими словами, имеет более низкий модуль относительно второй нитрильной композиции. С другой стороны, вторая нитрильная композиция проявляет более высокие формообразующие свойства в сравнении с первой композицией. Свойства каждой композиции помогают создавать комбинированную смесь, которая улучшает процесс макания и позволяет получать более мягкий и более гибкий материал. Такой феномен редко наблюдается в технологии нитрильных материалов. Ориентация или размещение карбоксильных групп на молекулах нитрильного полимера - либо снаружи, либо внутри - может оказывать влияние на реакционную способность карбоксильных групп по отношению к катионам, таким как магний или цинк.

В настоящем изобретении также подробно описан экономичный способ или средства для производства таких мягко-нитрильных перчаток. Способ предусматривает приготовление формы, нанесение на форму коагулирующего покрытия, покрывание по меньшей мере части поверхности формы нитрильными композициями, подобными вышеописанным, вулканизацию нитрильной композиции для образования подложки и снятие нитрильной подложки с формы.

Дополнительные признаки и преимущества настоящего изобретения будут раскрыты в нижеследующем подробном описании. Как вышеприведенное краткое, так и последующее подробное описание и примеры служат лишь для создания наглядного представления и для облегчения понимания сути заявленного изобретения.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 изображены кривые нагрузка - деформация, показывающие различие в относительной деформации растяжения, вызываемой широким спектром напряжений, приложенных к образцам, для перчаток, изготовленных из натурального каучукового латекса, из трех обычных нитрильных композиций, и из хлорированных/нехлорированных вариантов нитрильной композиции по настоящему изобретению;

фиг.2 - график, показывающий зависимость нагрузки и деформации для тех же образцов;

фиг.3 - в увеличенном масштабе график нагрузка - деформация на фиг.2, показывающий область между нулем и 400-процентной деформацией, и

фиг.4 - иллюстрирует нагрузку, требуемую для разрушения образца во время испытаний в соответствии со стандартом ASTM D-412-98a. Показаны пределы и средние значения.

Подробное описание изобретения

Настоящее изобретение описывает создание из нитрильной полимерной композиции эластичных изделий, таких как перчатки, имеющие физические характеристики, подобные характеристикам сравнимых с ними изделий из натурального каучукового латекса. Необходимым свойством эластомерных изделий, носимых на теле человека, является мягкость или гибкость полимерного материала. Изобретение описывает использование каучуковых композиций на основе нитрила для изготовления изделий, имеющих высокую физическую прочность и химическую стойкость и отличающихся при этом большей мягкостью (то есть имеющих более низкий модуль упругости) от многих прежних нитрильных каучуковых композиций. Используемый здесь термин «эластичный» или «эластомерный» относится, в общем, к материалу, который, после приложения силы, способен растягиваться до растянутой, смещенной длины. После прекращения действия растягивающей, смещающей силы материал восстанавливается по существу до собственной его формы или первоначальных размеров или альтернативно по меньшей мере до около 50% деформированных или растянутых размеров. Используемый здесь термин «растяжение-удлинение» относится к общей величине или проценту, на которые эластомерное вещество или мембрана растягивается или удлиняется за пределы его первоначальных размеров. «Процентная деформация» или «процентное удлинение» могут быть определены согласно следующей формуле:

Окончательный размер - Начальный размер/Начальный размер × 100.

Альтернативно общая величина удлинения может быть описана в терминах отношения, сравнивающего растянутую длину с нерастянутой длиной. Общей величиной восстановления (стягивание после прекращения действия силы), однако, является отношение стягивания к разности растянутой и нерастянутой длин. Такой подход хотя и не последователен, но является обычным. Например, только в качестве иллюстрации, эластичный материал, имеющий нерастянутую длину (т.е. длину в ненапряженном состоянии) 10 см, может быть удлинен по меньшей мере до 13,5 см путем приложения растягивающей или смещающей силы. После прекращения действия растягивающей или смещающей силы эластичный материал восстанавливается до длины не более чем около 12 см.

Традиционно применяют два способа создания более мягких, более гибких эластомерных изделий. Один способ предусматривает изготовление подложечных или мембранных стенок изделия более тонкими. Второй способ предусматривает снижение модуля упругости эластомерного материала. Каждый из этих двух подходов сочетает в себе преимущества и недостатки. Например, как в перчатках, так и в презервативах более тонкая полимерная мембрана позволяет пользователю испытать большую тактильную чувствительность. Точно так же часто, чем тоньше становятся стенки эластичного полимерного материала, тем меньшее требуется усилие для сгибания, растягивания или деформации изделия. Тонкость, однако, часто может сопровождаться такими проблемами, как низкий предел прочности при растяжении или склонность разрываться при использовании. Более низкий модуль упругости, или модуль Юнга, с другой стороны, позволяет сохранить относительно более толстую подложку и тем не менее обеспечивать легкость сгибания во время ношения на руке. Снижение модуля каучуковой композиции путем снижения степени сшивания в полимере часто имеет своим результатом также более низкий предел прочности или более низкую химическую стойкость.

Поведение предлагаемых в изобретении нитрильных перчаток в отношении их ответа на воздействие силы, как правило, сильно отличается от поведения подобных перчаток из натурального каучука. Когда к обоим типам материалов прилагаются равные силы, общая величина мгновенного растяжения значительно больше у перчатки из натурального каучука. Хотя это различие может быть уменьшено с помощью различных приемов, из которых наиболее типичными являются такие приемы, как снижение степени сшивания, происходящего под действием оксидов металлов, или даже полное его исключение, однако снижение содержания оксидов металлов до экстремального уровня, необходимого для того, чтобы закрыть относительно большой разрыв в разнице между двумя типами полимеров, часто может необратимо скомпрометировать прочностные свойства материала, или же такой прием оказывает нежелательное влияние на процесс изготовления путем макания (то есть замедляет желатинизацию, замедляет образование ковалентных поперечных связей, повышает вязкость и т.д.), и при этом все равно не достигается в полной мере моделирование характеристик в отношении ответа на приложенную силу, которые наблюдаются у натурального каучука.

Согласно настоящему изобретению, степенью или количеством и типами образующихся ионных поперечных связей можно управлять путем регулирования содержания всех ионных материалов во время смешивания или составления композиции нитрильного латекса. Тем не менее вместо того чтобы стремиться к экстремально высокому или низкому уровню контроля, мы нашли баланс в композиции, который может обеспечить достаточно высокую прочность при растяжении с целью снижения толщины маканного изделия, подобрав при этом такую толщину материала, чтобы он требовал меньшего усилия для его растяжения в сравнении с применяемыми в настоящее время синтетическими изделиями. Контролируя одновременно уровень образования поперечных связей в составе композиции материала и надлежащую толщину подложки для изделия так, чтобы максимизировать прочность материала и минимизировать величину усилия, необходимого для растяжения материала, можно получить материал, поведение которого в смысле ответа на действующую на него силу будет подобным поведению подложки из натурального каучукового латекса, имеющей аналогичную или большую толщину. Сшиванием карбоксильных групп управляют с помощью количества и типов ионных материалов, добавляемых в нитрильную эмульсию перед тем, как она будет использована для получения маканых изделий. Толщина изделия может контролироваться разнообразными приемами во время процесса макания, такими как манипуляция с продолжительностью времени, в течение которого форму макают в эмульсию или покрывают эмульсией, температура или механическое вращение, или поворот формы после ее удаления из макательной ванны.

Перчатки, изготовленные с использованием настоящего изобретения, являются менее громоздкими и более гибкими в носке, следовательно, создают больший комфорт в сравнении с обычными нитрильными перчатками и, кроме того, они могут обеспечить снижение расходов в процессе их производства и в конечном итоге снижение расходов и для потребителя. В более тонких перчатках их носитель также испытывает большую тактильную чувствительность в руке и кончиках пальцев в сравнении с обычными перчатками. Все эти преимущества могут быть реализованы без ущерба для предела прочности перчаток.

Большая часть смотровых перчаток из нитрильного каучука, доступных в настоящее время на рынке, имеют толщину в пределах от около 0,12 до 0,13 мм или больше. В соответствии с настоящим изобретением могут быть получены перчатки с меньшим весом основы в сравнении с обычными перчатками. Перчатка, изготовленная в соответствии с настоящим изобретением, имеет толщину в ладонной части в пределах около от 0,05 до 0,10 мм, при этом не ухудшаются прочностные характеристики, присущие обычно более толстым перчаткам с большим весом основы. Хотя нитрильные перчатки, изготовленные в соответствии с настоящим изобретением, в среднем на 30-50% тоньше, чем другие нитрильные смотровые перчатки, имеющиеся в настоящее время на рынке, перчатки по изобретению сконструированы так, что они обладают еще достаточной прочностью, чтобы выдерживать нагрузки во время промышленных, лабораторных или медицинских процедур, при выполнении которых персонал обычно носит такие перчатки. Обзор многих нитрильных смотровых перчаток, имеющихся в настоящее время на рынке, показывает, что их толщина в ладонной части составляет около 0,12 мм или более.

Точной точкой измерения является точка, определенная Американским обществом по испытанию материалов (ASTM) в стандарте на испытание D-412-98a (заново утвержден в 2002 году) "Standard Test Methods for Vulcanized Rubber and Thermoplastic Elastomers-Tension", опубликованном в январе 2003 года, содержание которого включено в настоящую заявку посредством ссылки. Эти методы испытания содержат процедуры, используемые для оценки свойств растяжения у вулканизованных каучуков и термопластических эластомеров. Определение свойств растяжения начинается с отбора испытательных кусков от образцового материала и включает приготовление образцов и испытание образцов. Образцы могут быть в виде гантели, колец или прямых кусков с однородной площадью поперечного сечения. Измерения растягивающего напряжения, растягивающего напряжения при данном относительном удлинении, предела прочности на растяжение, предела текучести и относительного удлинения при разрыве выполняются на образцах, которые не были предварительно напряжены. Растягивающее напряжение, предел прочности на растяжение и предел текучести определяются исходя из первоначальной площади однородного поперечного сечения образца. Набор измерений, включающих растяжение образца, выполняется после того, как в соответствии с предписанной процедурой предварительно ненапряженный образец был растянут и затем отпущен, чтобы он снова стянулся.

Раздел I (композиция)

Карбоксилированный нитрил, представляющий собой трехзвенный полимер из мономеров бутадиена, акрилонитрила и органических кислот, имеет, по меньшей мере, два свойства, которые делают его полезным для изготовления эластомерных изделий. Этими двумя характерными особенностями являются высокая прочность и непроницаемость для определенных углеводородных растворителей и масел. Компаундирование и вулканизация каучука (который используют в виде латекса, например, для макания с целью получения промышленных изделий, таких как перчатки или презервативы) с другими ингредиентами, например агентами вулканизации, ускорителями и активаторами, в общем случае выполняется для оптимизации этих свойств. Уровень каждого мономера в полимере и степень вулканизации определяют прочность и химическую стойкость готового изделия. Полимеры с более высокими уровнями акрилонитрила, как правило, имеют более высокую стойкость к алифатическим маслам и растворителям, но, с другой стороны, они являются более жесткими, чем полимеры, у которых уровни акрилонитрила ниже. Хотя химическая стойкость полимера и определяется до некоторой степени химической природой мономеров, из которых получен полимер, однако, когда молекулы полимера подвергаются химическому сшиванию, его стойкость к химическому набуханию, проницаемости и растворению сильно возрастает.

Сшивание также повышает прочность и эластичность каучука. Карбоксилированный нитрильный латекс может быть химически сшит по меньшей мере двумя способами: бутадиеновые субъединицы (подгруппы) могут быть сшиты системами сера/ускоритель с образованием ковалентных связей и карбоксилированные (из органических кислот) центры могут быть сшиты оксидами или солями металлов с образованием ионных связей. Сернистые поперечные связи часто способствуют значительному улучшению масло- и химической стойкости. Результатом образования ионных поперечных связей, образующихся, например, при добавлении в латекс оксида цинка, является высокий предел прочности на растяжение, высокая стойкость к проколу и высокая стойкость к истиранию, а также высокий модуль упругости (мера силы, требуемой для растяжения пленки каучука), но плохая масло- и химическая стойкость. Многие имеющиеся в настоящее время каучуковые композиции, как правило, используют комбинацию двух механизмов вулканизации. Например, производители карбоксилированого нитрильного латекса часто рекомендуют добавлять, в комбинации с серой и ускорителями, от 1 до 10 частей оксида цинка на 100 частей каучука.

В отличие от некоторых способов изготовления более мягких нитрильных перчаток, подробно описанных, например, в патентах США US 6031042 и 6451893, каждый из которых включает композиции, не содержащие оксид цинка, настоящее изобретение предлагает композицию с оксидом цинка, которая улучшает качество процесса макания и скорости вулканизации. Если оксид цинка не используют, то время вулканизации, необходимое для достижения оптимального состояния вулканизации, может быть значительно более продолжительным, а вулканизация значительно менее эффективной. Это означает, что поперечные связи будут более длинными (больше атомов серы на одну поперечную связь), и большее количество серы не будет принимать участие в процессе сшивания полимерных цепей. В результате вулканизация каучука может быть менее эффективной, а вулканизованный таким образом каучук будет иметь пониженную термостойкость и меньшую химическую стойкость. Ионная сшивка, однако, часто повышает жесткость изделия, изготовленного из каучука. Это является недостатком в случае применений, где требуется более мягкий каучук. Например, хирургические перчатки, изготовленные из мягких каучуков, могут обеспечивать носителю перчаток более высокую тактильную чувствительность, что желательно для хирурга с точки зрения прощупывания пальцами тела больного во время операции и предотвращения усталости рук.

Более комфортная нитрильная перчатка, легче растягивающаяся, то есть имеющая более низкий модуль Юнга, может быть изготовлена с использованием полимера, содержащего меньше акрилонитрила, или полимера, структурированного до меньшей степени. Однако эти модификации часто снижают прочность, химическую стойкость, или и то и другое вместе, и в результате получаются изделия, непригодные для многих применений. И напротив, весьма желательным является мягкий каучук, имеющий предел прочности и химическую стойкость, соответствующие таковым более жестких каучуков.

Каучуковая мембрана согласно настоящему изобретению является более растяжимой; так, было установлено, что лица, которым обычно приходится носить перчатки большого размера, могут использовать вариант перчатки среднего размера, изготовленной из предлагаемой в настоящем изобретении композиции на основе нитрила, без связывания или потери комфортной гибкости. Более того, более тонкая каучуковая мембрана усиливает тактильную чувствительность к температуре и к текстурам поверхности.

Не желая быть связанными теорией, можно полагать, что матричная структура и прочность предлагаемых в настоящем изобретении изделий, возможно, обусловлены взаимодействием всех присутствующих в системе ионов, в частности двух- или многовалентных катионов с карбоксильными компонентами полимерной матрицы. Двухвалентные или многовалентные катионы, такие как Mg, Ca, Zn, Сu, Ti, Cd, Al, Fe, Co, Cr, Mn и Pb, могут сшиваться с карбоксильными группами ионизованных карбоновых кислот, образуя относительно устойчивые поперечные связи. Из этих катионов более предпочтительными являются Mg, Ca, Zn, Сu или Cd. Предпочтительно, чтобы метилакриловые мономеры располагались относительно близко друг к другу в полимерной матричной структуре, таким образом, чтобы двухвалентный или многовалентный катион мог сшиваться с двумя или более расположенными поблизости звеньями. Положительный заряд катиона может хорошо уравновешивать отрицательные заряды электронов кислотных карбоксильных групп. Считается, что в отсутствие двухвалентных или многовалентных катионов полимерные цепи в нитрильных эмульсиях недостаточно хорошо сшиваются друг с другом по кратным связям. Одновалентные ионы, такие как К, Na или Н, которые не имеют достаточной электронной мощности, чтобы образовать связь со вторым метилакрильным звеном, могут допускать более слабые виды ассоциативной связи. Одновалентные соли, которые повышают рН системы, также могут способствовать набуханию латексных частиц, что приводит к тому, что больше карбоксильных групп делаются доступными для других сшивающих агентов. Положительный заряд катиона может хорошо уравновешивать отрицательные заряды электронов кислотных карбоксильных групп.

В дополнение к незначительному снижению, например, содержания оксида цинка в композиции, было найдено, что добавление больших количеств одновалентных ионов благотворно действует на поддержание высокой прочности материала. Эти одновалентные ионы могут поступать из щелочных агентов, используемых для регулирования рН композиции, или из других солей, которые не дестабилизируют нитрильный латекс. Включена комбинация сернистого и каучукового ускорителя для сообщения требуемого уровня химической стойкости готовому изделию. В некоторых случаях достаточно добавления с серой одного дитиокарбаматного ускорителя; в других случаях, где требуются более высокие уровни химической стойкости, лучшие результаты дает комбинация дифенилгуанидина, цинкмеркаптобензотиазола и дитиокарбаматного ускорителя с серой.

Основным полимером, используемым в предлагаемом в настоящем изобретении нитрильном материале, является трехзвенная полимерная композиция, содержащая акрилонитрил, бутадиен и карбоксильные компоненты. Можно полагать, что особые положительные свойства мягких нитрильных материалов по изобретению обусловлены отчасти природой и взаимодействием смеси акрилонитрильных компонентов в композиции. Смесь включает две - первую и вторую - композиции в составе, взятые в отношении соответственно от 60:40 до 40:60. Смесь компонентов в совокупности обладает синергетическим эффектом, помогающим получить более мягкий и более гибкий материал, который также обнаруживает более высокие характеристики процесса макания. Такой феномен редко наблюдается в технологии нитрильных материалов. Ориентация или размещение карбоксильных групп в молекулах нитрильного полимера - либо снаружи, либо внутри - может оказывать влияние на реакционную способность карбоксильных групп по отношению к ионам цинка; следовательно, можно полагать, что некоторые компоненты ответственны за более мягкие, обусловленные низким модулем, свойства, в то время как другие ответственны за хорошие пленкообразующие свойства.

Содержание акрилонитрила в смешанной или скомбинированной композиции составляет от около 17 до 45% (мас.), предпочтительно от 20 до 40% и более предпочтительно от 20 до 35%. Обычно содержание акрилонитрила находится в пределах от около 22 до 28% (мас.), содержание метакриловой кислоты составляет менее 10%, а остаток в полимере приходится на бутадиен. Содержание метакриловой кислоты следует поддерживать на уровне ниже около 15% (мас.), предпочтительно около 10%, остаток в полимере приходится на бутадиен. Основной трехзвенный полимер получается в процессе эмульсионной полимеризации и может быть использован, пока он находится в виде эмульсии, для изготовления перчаток или других эластомерных изделий.

Композиции акрилонитрильного полимера, пригодные для использования в настоящем изобретении, могут иметь температуру стеклования (T_g) пределах около от -15°С или -16°С до -29°С или -30°С при обычных условиях. В некоторых вариантах выполнения предпочтительные акрилонитрильные полимерные композиции, такие как PolymerLatex Х-1133 или Synthomer 6311, поставляемые на рынок соответственно фирмами PolymerLatex GmbH и Synthomer Ltd., имеют температуру T_g стеклования в пределах около от -18°С до -26°С. Более предпочтительными являются нитрильные композиции, такие как Nantex 635t, коммерчески доступная от фирмы Nantex Industry Co., Ltd. (Тайвань, R.O.C.), у которой T_g находится в пределах около от -23,4°С до -25,5°С. Эта нитрильная композиции может обеспечить более высокий предел прочности в сравнении с другими коммерчески доступными нитрильными полимерами.

Уменьшение толщины мембраны или оболочки подложки обычно приводит к снижению прочности эластомерной перчатки. Чтобы предлагаемая в изобретении перчатка была тоньше и при этом сохраняла высокие прочностные свойства, был разработан нитрильный полимер, имеющий более высокую собственную прочность в сравнении с другими нитрильными латексами, имеющимися на рынке. Эти связанные с прочностью преимущества были оптимизированы с помощью настоящей композиции и способов компаундирования. Для оптимизации прочностных свойств перчатки целесообразно, чтобы рН имел относительно высокое значение, например в пределах около от 9 до 12,5 или 13. Особенно целесообразно, чтобы значение рН находилось в пределах около от 10 до 11,5. Значение рН эмульсии, содержащей акрилонитрильный полимер, может быть доведено до оптимального значения обычными способами, например добавлением гидроксида калия или гидроксида аммония в концентрации от 5 до 10%.

Нитрильную эмульсию компаундируют или комбинируют с другими химическими продуктами, выполняющими вспомогательную роль в формовании перчатки и сообщающими перчаткам достаточную прочность и долговечность для применения в соответствии с их назначением. Компаундирование более тонкой перчатки выполняется путем комбинирования следующих материалов. Ниже дается обобщенная формула для такого подхода, с указанием всех компонентов, приводимых в приблизительных частях на 100 частей сухого каучука:

Карбоксилированный нитрильный латекс	100 сухих частей
Гидроксид щелочного металла	0÷1,5
Оксид цинка или оксид другого металла	0,5÷1,5
Сера	0,5÷1,5
Каучуковый ускоритель	0,5÷1,5
Диоксид титана	0÷5
Красящий пигмент	0÷1

Использоваться может любой карбоксилированный «нитрил», то есть бутадиен-нитрильный каучук, доступный в виде лате