Тонкие гладкие перчатки из нитрилового каучука

Тонкие гладкие перчатки из нитрилового каучука

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к эластичным синтетическим каучуковым перчаткам для медицинского осмотра и способам получения таких перчаток.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Разработка современных синтетических резиновых материалов сделала возможным изготовление широкого разнообразия эластомерных изделий с различными показателями прочности и химической устойчивости. Среди этих изделий есть и перчатки, разработанные либо для промышленного, либо для медицинского применения. В качестве принадлежностей, обеспечивающих безопасность, промышленные и медицинские перчатки защищают пользователя от внешних опасностей, таких как химикаты или инфекционные агенты. В частности медицинские перчатки обеспечивают поддержание санитарных условий в больницах, ограничивая подвергание пациентов потенциально инфекционным контактам, и служат для защиты медицинских работников от передачи инфекции через контакт с жидкостями организма.

Относительно тонкие и эластичные промышленные или медицинские перчатки традиционно изготавливались из натурального каучукового латекса путем погружения форм в раствор. Надеваемая поверхность (т.е. внутренняя) этих перчаток традиционно покрывается кукурузным крахмалом, тальком или порошком ликоподия, чтобы смазать перчатки для облегчения надевания. Из-за изменения потребностей и восприятия потребителей в последние годы рабочие и медицинские перчатки без порошковых присыпок в значительной степени заменили опудренные перчатки. Например, кукурузный крахмал или другие порошки могут препятствовать заживлению при попадании в ткань организма (как при хирургических вмешательствах). Подобным образом порошки не подходят для чистых комнат, таких как те, что применяются при изготовлении полупроводников и электроники.

Потребители перчаток ушли от применения перчаток из натурального каучука частично из-за возрастающего числа выраженных аллергических реакций на белки натурального каучукового латекса среди медицинских работников, так же как среди населения в целом. Промышленность возрастающими темпами перешла к применению латексных эмульсий, основанных на синтетических каучуковых материалах. В то время как больницы, лаборатории или другие условия эксплуатации, в которых используются резиновые перчатки, часто хотят перейти на «свободные от латекса» изделия, чтобы лучше защитить своих работников, более высокая стоимость безлатексных продуктов, таких как нитриловый каучук, часто ограничивает их желание произвести замену. Например, перчатки из нитрилового каучука могут стоить в два или более раз дороже натурального каучукового латекса или эквивалентов на основе винила. Этот факт часто вынуждал покупателей, попавших в требующие экономии условия, какие наблюдаются во многих больницах, перейти на менее дорогие перчатки из поливинилхлорида, либо останавливал их от перехода на синтетические материалы.

В дополнение к более высокой стоимости, перчатки из нитрилбутадиенового каучука для медицинского осмотра (смотровые перчатки), как правило, более жесткие и воспринимаются как менее удобные для ношения по сравнению со схожими перчатками, изготовленными из натуральных каучуковых латексных материалов. Например, смотровые перчатки из натурального каучукового латекса (НКЛ), как правило, требуют напряжения равного около 2,5 МПа (362,5 пси) для растяжения до удлинения около 300% от исходных размеров. Это показатель часто называется 300-процентным модулем перчаток. С другой стороны, смотровые перчатки из нитрилового каучука обычно требуют более чем в 2 раза большего напряжения (~6-8 МПа, ~870-1160 пси) для достижения того же самого 300-процентного удлинения. В то время как смотровые перчатки из поливинилхлорида могут быть недорогими, их обычно считают вариантом с более низкими эксплуатационными характеристиками. Таким образом, смотровые перчатки из поливинилхлорида обычно являются более жесткими и менее эластичными, чем даже обычные более толстые смотровые перчатки из нитрилового каучука.

Несколько предыдущих подходов к смягчению смотровых перчаток из нитрилового каучука вносили сильное ограничение для или полное исключение оксида цинка и других материалов, способных к ионному поперечному сшиванию карбоксилатного нитрилового каучука, такие подходы описаны в патентах США №6,031,042 и 6,451,893. Дополнительно к неспособности обеспечить показатели сила-деформация, сопоставимые с показателями сравниваемых смотровых перчаток из натурального каучука, этот способ требует более высоких температур проведения процесса, более высоких уровней других химикатов, которые могут вызвать раздражение на коже, или может привести к появлению технологических трудностей, таких как утолщение нитрилового латекса перед погружением.

Другие подходы к созданию смотровых перчаток из нитрилового каучука являются более удобными, такие как те, что описаны в патентах США №5,014,362 и 6,566,435, и основываются на постепенном расслаблении напряжения, и требуют постоянно приложенных уровней деформации, чтобы обеспечить это расслабление или смягчение. Такие условия задания параметров трудно поддерживать и они считаются непрактичными или экономически нецелесообразными.

Хотя может показаться, что практическое решение снижения расходов на обычные смотровые перчатки из нитрилового каучука может заключаться в том, чтобы сделать их более тонкими, чем обычные нитриловые каучуковые смотровые перчатки (например толщиной от около 0,11 до около 0,20 мм в ладонной области перчатки, определяемой в общем в соответствии со стандартом Американского общества по испытанию материалов ASTM D3767, процедура А), однако существуют значительные проблемы, связанные с созданием более тонких смотровых перчаток из нитрилового каучука, по сравнению с обычными смотровыми перчатками из нитрилового каучука. Первичная проблема заключается в образовании точечных отверстий, которые иногда называются «крошечные отверстиями» или «точечными дефектами». Дефицит на рынке тонких смотровых перчаток из нитрилового каучука фактически выдвигает на первый план трудности, заключающиеся в экономном и эффективном решении этих проблем.

В области резиновых изделий, получаемых методом погружения, и в области воздухопроницаемых, вытянутых микропористых пленок, обычное решение проблемы точечных дефектов заключается в применении многослойных тонких слоев материала. Например, опубликованная международная заявка WO 1999/030904 А1 предлагает в изготовлении тонких воздухопроницаемых пленок, таких как вытянутые микропористые пленки, использовать многослойную пленку, что сильно уменьшает или устраняет вероятность дефекта (т.е. крошечного отверстия) в любой области одного слоя пленки, совпадающего с дефектом (т.е. крошечного отверстия) в другом слое пленки, таким образом существенно увеличивая вероятность, что изготовленный материал будет отвечать требованиям ASTM на барьерные испытания. Однако формирование многослойных тонких пленок добавляет сложности и расходов производственному процессу и подавляет преимущества стоимости, обеспеченные созданием более тонкого изделия.

Аналогичным образом опубликованная заявка на патент США №2008/0138723 А1 раскрывает составы из нитрилового каучукового латекса и способ получения многослойной эластичной перчатки, где толщина многослойной перчатки находится между 0,01 мм и 0,3 мм. Такой процесс многократного тонкослойного погружения для формирования тонких многослойных перчаток добавляет производственному процессу значительную сложность и расходы и подавляет преимущества стоимости, обеспеченные созданием более тонкого изделия. Важно, что дефицит тонких смотровых перчаток из нитрилового каучука на рынке фактически выдвигает на первый план трудности, заключающиеся в экономном и эффективном решении этих проблем.

При сравнительно невысокой стоимости у смотровых перчаток из поливинилхлорида есть несколько недостатков. Недостатки смотровых перчаток из поливинилхлорида включают: они относительно неэластичные; имеют относительно низкий предел прочности; относительно большое количество точечных дефектов; и выщелачивают определенные токсичные компоненты. Эти недостатки могут вызвать дискомфорт у владельца такой более слабой перчатки с более высокой проницаемостью или более плохой барьерной защитой от некоторых распространенных химикатов и могут принести вред пользователю и/или окружающей среде. Смотровые перчатки из поливинилхлорида обычно имеют процентную норму утечек от около 16% до около 44% при традиционно принятом испытании на герметичность. Обычные смотровые перчатки из нитрилового каучука демонстрируют процентные нормы утечек меньше чем 7%, обычно меньше чем около 5% или еще ниже (например, меньше 2%). Отчеты об этом сравнительном тестировании могут быть найдены, например, в Kerr L.N., Chaput M.P., Cash L.C., et al., 2004 Sep. Assessment of the Durability of Medical Examination Gloves, Journal of Occupational and Environmental Hygiene 1:607-612; Kerr L.N., Boivin W.S., Chaput M.P., et al., 2002 Sep. The Effect of Simulated Clinical Use on Vinyl and Latex Exam Glove Durability. The Journal of Testing and Evaluation 30(5):415-420; Korniewicz D.M., EI-Masri M., Broyles J.M., et al., 2002 Apr. Performance of Latex and Nonlatex Medical Examination Gloves during Simulated Use. American Journal of Infection Control, 30(2):133-8; и Rego A., Roley L, 1999 Oct. In-Use Barrier Integrity of Gloves: Latex and Nitrile Superior to Vinyl. American Journal of Infection Control, 27(5):405-410. Учитывая, что поливинилхлорид по своей природе является намного более слабым материалом с точки зрения предела прочности и, весьма вероятно, будет иметь крошечные отверстия в мембране, для смотровых перчаток из поливинилхлорида необходимо использовать большее количество материала для достижения того же самого уровня прочности и целостности, как у смотровых перчаток из нитрилового каучука. Ввиду этих и других факторов потребители начинают искать альтернативу перчаткам из поливинилхлорида.

Существует потребность в недорогой перчатке из нитрилового каучука, обладающей хорошими барьерными свойствами при стоимости меньшей, чем у традиционной перчатки из нитрилового каучука, или сравнимой с перчаткой из поливинилхлорида. Кроме того существует потребность в недорогой смотровой перчатке нитрилового каучука, которая может успешно обеспечить преимущества нитриловых каучуковых материалов, также обеспечивая гибкость или мягкость натурального каучукового латекса без процедур, требуемых для смягчения путем постепенного снятия напряжения. Данное изобретение обеспечивает простое решение этой потребности посредством синтетического полимера на основе модифицированного нитрилового каучука, который показывает не только хорошую химическую устойчивость, но также и показатель растяжения, и свойства шелковистости на ощупь, подобные латексу из натурального каучука.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Данное изобретение предлагает экономичное решение потребностей, обрисованных в общих чертах выше, обеспечивая перчатку из нитрилового каучука, такую как смотровая перчатка из нитрилового каучука, которая проявляет не только хорошую химическую устойчивость, но также и характеристики силы растяжения и свойства шелковистости на ощупь, подобные характеристикам перчаток из натурального каучукового латекса, показатель точечных дефектов, подобный показателю смотровых перчаток из нитрилового каучука обычной толщины, и относительно низкую стоимость, подобную стоимости перчаток из поливинилхлорида.

Настоящее изобретение относится к эластомерной перчатке, состоящей из корпуса перчатки, который представляет собой эластичный слой эластомерного нитрилового каучука (т.е. нитрилбутадиенового каучука), образованного из нитрилового каучукового латекса (т.е. нитрилбутадиенового каучукового латекса). Желательно, корпус перчатки представляет собой единственный слой эластомерного нитрилбутадиенового каучука. Таким образом, корпус перчатки может состоять из единственного слоя эластомерного нитрилбутадиенового каучука. Другими словами, эластомерная перчатка может состоять из корпуса перчатки, который представляет собой единственный слой эластомерного нитрилбутадиенового каучука, и в корпусе перчатки могут быть самостоятельно использованы слои или покрытия других материалов, таких как разделительные средства, слои с надеваемой поверхности, средства с надеваемой поверхности, силиконовые материалы и т.п.. Корпус перчатки имеет хлорированную первую поверхность, формирующую надеваемую сторону корпуса перчатки, и нехлорированную вторую поверхность, формирующую сторону «захвата» (рабочую) корпуса перчатки. Эластомерная перчатка также включает по существу однородное распределение разделительного средства, обычно металлической соли жирной кислоты, распределенной по нехлорированной второй поверхности корпуса перчатки.

Согласно изобретению, эластомерная перчатка имеет: (а) среднюю толщину между около от 0,03 до 0,12 мм в ладонной части корпуса перчатки, определяемую в соответствии со стандартом ASTM D3767, процедура А; (б) нехлорированную вторую поверхность корпуса перчатки, характеризуемую среднеквадратичной шероховатостью поверхности от около 3,00 мкм до около 6,55 мкм; и (в) интенсивность отказов менее чем около 1%, когда эластомерная перчатка подвергается испытанию на наличие точечных дефектов, проводимому в общем в соответствии со стандартом ASTM D5151-06. Таким образом, когда серия перчаток (например, 100 или 1000 или даже больше) тестируется в соответствии со стандартом ASTM D5151-6, который является методом тестирования «удача - провал», менее около 1% перчаток в серии терпит неудачу. Например, эластомерная перчатка желательно имеет интенсивность отказов менее чем около 0,5%, когда эластомерная перчатка подвергается испытанию на наличие точечных дефектов, проводимому, в общем, в соответствии со стандартом ASTM D5151-06. В качестве другого примера, эластомерная перчатка желательно имеет интенсивность отказов менее чем около 0,1%, когда эластомерная перчатка подвергается испытанию на наличие точечных дефектов, проводимому в общем в соответствии со стандартом ASTM D5151-06.

Желательно нехлорированная вторая поверхность корпуса перчатки характеризуется среднеквадратичной шероховатостью поверхности от около 3,00 мкм до около 5,30 мкм. Согласно объекту настоящего изобретения нехлорированная вторая поверхность корпуса перчатки характеризуется среднеквадратичной шероховатостью поверхности менее чем около 3,0 мкм. Согласно изобретению, перчатка может иметь среднюю толщину, определяемую в соответствии со стандартом ASTM D3767, процедура А, в пределах от около 0,025 или 0,03 мм до около 0,15 мм, обычно от около 0,04 мм до около 0,13 мм, или от около 0,045 или 0,05 мм до около 0,08 или 0,10 мм. Согласно определенным вариантам осуществления изобретения, субстрат имеет толщину в ладонной области от около 0,045 мм до около 0,7 мм, или от около 0,05 мм до около 0,9 мм; или от около 0,05 мм до около 0,07 мм.

Одна особенность данного изобретения заключается в том, что для деформационного отклика от нулевого до 300%-го удлинения (F-300) корпус перчатки имеет силу растяжения менее чем или равную около 1,50 Н при F-300, когда тестируется в соответствии со стандартом ASTM D412-06. Например, для удлинения от нулевого до 300%-го удлинения (F-300) корпус перчатки желательно имеет силу растяжения, которая варьирует от около 1,08 Н до около 1,45 Н для толщины около 0,03-0,10 мм, когда тестируется в соответствии со стандартом ASTM D412-06. Корпус перчатки в течение удлинения от нулевого до 400-процентного удлинения (F-400) желательно имеет силу растяжения менее чем около 2 Н при F-400, когда тестируется в соответствии с ASTM D412-06, или корпус перчатки в течение удлинения от нулевого до 500-процентного удлинения (F-500) имеет силу растяжения менее чем около 2 Н при F-500, когда тестируется в соответствии со стандартом ASTM D412-06. Согласно объекту настоящего изобретения корпус перчатки показывает силу в момент разрыва менее чем около 6,0 Н при от около 560%-м удлинении до около 600%-м удлинении исходных размеров, когда тестируется в соответствии со стандартом ASTM D412-06. Эти характеристики предела прочности важны для получения практичной и полезной перчатки, особенно в совокупности с относительно низкой толщиной перчатки и хорошими результатами испытания на наличие точечных дефектов, проводимого в общем в соответствии со стандартом ASTM D5151-06.

Согласно объекту настоящего изобретения корпус перчатки имеет отношение площади поверхности к объему более чем 84/см. Например, корпус перчатки может иметь отношение площади поверхности к объему около 200/см или больше. В качестве другого примера, корпус перчатки может иметь отношение площади поверхности к объему от около 150/см до около 250/см. В качестве другого примера, корпус перчатки может иметь отношение площади поверхности к объему менее чем около 400/см.

Согласно еще одному объекту настоящего изобретения, нехлорированная внешняя поверхность или поверхность «захвата» корпуса перчатки имеет плотность пор более чем или равную около 800 порам на мм², определяемую с помощью анализа оптического изображения. Таким образом, количество вогнутых ямок или лунок (в общем называемых «порами»), расположенных на нехлорированной внешней (захватывающей) поверхности корпуса перчатки, является более чем или равным около 800 порам на мм², определяемым с помощью приемов анализа оптического изображения. Например, нехлорированная внешняя поверхность или поверхности «захвата» корпуса перчатки может иметь плотность пор в пределах от около 820 на мм² до около1600 на мм², определяемую с помощью анализа оптического изображения. Предполагается, что нехлорированная внешняя поверхность или поверхности «захвата» корпуса перчатки может иметь плотность пор более чем около 1600 на мм². В других примерах нехлорированная внешняя поверхность или поверхности «захвата» корпуса перчатки может иметь плотность пор, которая варьирует от около 850 на мм² до около 1450 на мм². В еще других примерах нехлорированная внешняя поверхность или поверхность «захвата» корпуса перчатки может иметь плотность пор, которая варьирует от около 900 на мм² до около 1280 на мм².

Разделительное средство, распределенное по нехлорированной второй поверхности корпуса перчатки, выбирается из металлических солей жирной кислоты, нефтяных восков с точкой плавления меньше чем 200°С, натуральных восков животного происхождения или синтетических восков. Желательно, разделительное средство представляет собой металлическую соль жирной кислоты, как стеараты металлов. Еще более желательно, разделительное средство представляет собой стеарат металла, такой как стеарат кальция.

Согласно объекту настоящего изобретения эластомерный нитрилбутадиеновый каучук представляет собой терполимер акрилонитрила, бутадиена и карбоновой кислоты, в котором содержание акрилонитрильного полимера составляет от около 15 масс.% до около 42 масс.%, содержание карбоновой кислоты составляет между около 1 масс.% и 10 масс.%, и оставшаяся часть терполимерной композиции является бутадиеном. Например, терполимер может содержать от около 20 до около 40% акрилонитрильного полимера, от около 3% до около 8% карбоновой кислоты и от около 40% до около 65 или 67% занимает бутадиен. Желательно терполимер может содержать от около 20% до около 30% акрилонитрильного полимера, от около 4% до около 6% карбоновой кислоты, и оставшаяся часть является преимущественно бутадиеном (например, от около 64% до около 76%).

Данное изобретение также охватывает способ получения эластомерной перчатки. Способ включает следующие шаги:

- покрытие поверхности формы раствором коагулянта и разделительным средством, причем раствор коагулянта имеет концентрацию ионов кальция между около 3% и около 5%, в расчете на массу ионов кальция в растворе коагулянта;

- частичная сушка формы, покрытой раствором коагулянта и воскообразным разделительным средством;

- погружение частично высушенной формы в эмульсию нитрилбутадиенового каучукового латекса, имеющую содержание сухого вещества в латексе между около 12 масс.% и около 20 масс.%, на время выдерживания между около 7 и 15 секундами, чтобы сформировать слой коагулированного нитрилбутадиенового каучукового латекса на поверхности формы;

- удаление формы из эмульсии нитрилбутадиенового каучукового латекса;

- погружение формы, содержащей коагулированный нитрилбутадиеновый каучуковый латекс, в ванну с водой, чтобы удалить лишние ионы кальция, и затем сушка коагулированного нитрилбутадиенового каучукового латекса для формирования корпуса перчатки на форме;

- погружение формы, содержащей корпус перчатки в хлорирующую ванну, чтобы хлорировать внешнюю поверхность корпуса перчатки на форме; и

- удаление корпуса перчатки с формы путем выворачивания корпуса перчатки, так что хлорированная внешняя поверхность корпуса перчатки формирует внутреннюю поверхность перчатки, а нехлорированная внутренняя поверхность корпуса перчатки формирует внешнюю поверхность перчатки.

Согласно изобретению, эмульсия нитрилбутадиенового каучукового латекса может иметь содержание сухого вещества в латексе между около 14 масс.% и около 20 масс.%. Желательно, эмульсия нитрилбутадиенового каучукового латекса может иметь содержание сухого вещества в латексе около между 15% и около 19%. Еще более желательно, эмульсия нитрилбутадиенового каучукового латекса может иметь содержание сухого вещества в латексе между около 16% и около 18%. Время выдерживания, на которое частично высушенная форма погружается в эмульсию нитрилбутадиенового каучукового латекса, может составлять между около 7 и 13 секундами, чтобы сформировать слой коагулированного полимера на поверхности формы. Желательно, время выдерживания, на которое частично высушенная форма погружается в эмульсию нитрилбутадиенового каучукового латекса, может составлять между около 8 и 12 секундами, чтобы сформировать слой коагулированного нитрилбутадиенового каучукового латекса на поверхности формы. Согласно объекту изобретения, форма, покрытая раствором коагулянта и воскообразным разделительным средством, погружается в эмульсия нитрилбутадиенового каучукового латекса только один раз, чтобы сформировать единственный слой нитрилбутадиенового каучукового латекса.

Согласно объекту изобретения эмульсия нитрилбутадиенового каучукового латекса желательно является эмульсией, в которой эластомерный нитрилбутадиеновый каучук представляет собой терполимер акрилонитрила, бутадиена и карбоновой кислоты, в котором содержание акрилонитрильного полимера составляет от около 20 масс.% до 30 масс.%, содержание карбоновой кислоты составляет между около 4 масс.% и около 6 масс.% и оставшаяся часть терполимерной композиции является бутадиеном.

Дополнительные особенности и преимущества данного изобретения будут показаны в следующем подробном описании. И предшествующее краткое описание и следующее описание являются просто иллюстративными для изобретения и представляют собой краткий обзор для понимания заявленного изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

ФИГ.1А и 1В представляют собой микрофотографии, полученные с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM), оба при линейном увеличении 200Х, нехлорированной наиболее удаленной стороны двух различных смотровых перчаток из нитрилового каучука.

Поверхностные характеристики типичной эластомерной смотровой перчатки согласно настоящему изобретению иллюстрируются на фигуре. 1А и поверхностные характеристики сравниваемой коммерчески доступной смотровой перчатки из нитрилового каучука иллюстрируются на фигуре 1B.

ФИГ.2А и 2В представляют собой микрофотографии, полученные с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM), при линейном увеличении 1000Х.

Фиг.2А иллюстрирует характеристики типичной поверхности эластомерной смотровой перчатки согласно настоящему изобретению.

Фиг.2В иллюстрирует поверхностные характеристики сравниваемой коммерчески доступной смотровой перчатки из нитрилового каучука.

ФИГ.3 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее увеличенное поперечное сечение поверхности типичного нитрилбутадиенового каучука.

ФИГ.4 представляет собой наглядный график показателей скорости проникновения водяных паров (СПВП) для трех различных видов смотровых перчаток из нитрилбутадиенового каучука.

ФИГ.5 представляет собой сравнительный график показателей сила - деформация для четырех различных смотровых перчаток, изготовленных из синтетических материалов.

ФИГ.6А и 6В представляют собой микрофотографии, полученные с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM), показывающие «грубые» и «детектируемые» дефекты, соответственно, для типичной поверхности смотровой перчатки из нитрилбутадиенового каучука согласно настоящему изобретению.

ФИГ.7А и 7В представляют собой характерные изображения, показывающие «грубые» и «детектируемые» дефекты соответственно для типичной поверхности сравнительной коммерчески доступной смотровой перчатки из нитрилбутадиенового каучука.

ФИГ.8А и 8В представляют собой гистограммы, иллюстрирующие частоту пор, имеющих указанный эквивалентный круговой диаметр, определяемый с помощью анализа оптического изображения. Фиг.8А иллюстрирует частоту пор, имеющих указанный эквивалентный круговой диаметр, определяемый с помощью анализа оптического изображения, для типичной поверхности смотровой перчатки нитрилбутадиенового каучука согласно настоящему изобретению. Рис.8В иллюстрирует частоту пор, имеющих указанный эквивалентный окружной диаметр, определяемый с помощью анализа оптического изображения, для типичной поверхности сравнительной коммерчески доступной смотровой перчатки из нитрилбутадиенового каучука.

ФИГ.9 представляет собой график, иллюстрирующий типичные зависимости между толщиной перчатки и скоростью проникновения водяных паров для различных типичных смотровых перчаток из нитрилбутадиенового каучука.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Желательным свойством эластомерных изделий, которые носят на теле, является мягкость или эластичность полимерного материала. Данное изобретение описывает создание эластичных изделий, таких как перчатки, сделанные из нитриловой полимерной смеси. Применяемые в настоящем документе термины «эластичный» или «эластомерный» обычно относятся к материалу, который при приложении силы поддается растягиванию до увеличенной отличной от нормы длины. После снятия растягивающей силы напряжения материал практически вернется к форме, близкой к первоначально заданной, или исходным размерам.

Нитрилбутадиеновый каучук (обычно называемый «нитриловым каучуком» или «НБК») является семейством аморфных ненасыщенных сополимеров акрилонитрила и различных бутадиеновых мономеров (1,2 бутадиена и 1,3-бутадиена). Эта форма искусственного каучука обычно устойчива к алифатическим углеводородам, таким как жировая ткань, масла и другие химикаты. Нитрилбутадиеновый каучук применялся для создания формованных изделий, обуви, клеев, герметиков, губок, пенопластов и половых настилов. Упругость делает обычный нитрилбутадиеновый каучук хорошим материалом для одноразовых перчаток, используемых в лаборатории, чистке в промышленных масштабах и клинических условиях. Обычные смотровые перчатки, сделанные из обычного нитрилбутадиенового каучука, как правило, в три раза более устойчивы к проколу, чем обычные смотровые перчатки, сделанные из натурального каучука (т.е. образованные из натурального каучукового латекса) или поливинилхлорида.

Хотя перчатки, сделанные из обычного нитрилбутадиенового каучука, более устойчивы к маслам и кислотам, чем перчатки, сделанные из натурального каучукового латекса, традиционно у перчаток, сделанных из обычного нитрилбутадиенового каучука, более низкая прочность и эластичность по сравнению с перчатками, которые в сущности идентичны, за исключением того, что сделаны из натурального каучукового латекса. Данное изобретение применяет модифицированный нитрилбутадиеновый каучуковый состав и модифицированный процесс производства перчаток, чтобы устранить недостатки перчаток, сделанных из обычного нитрилбутадиенового каучука. Модифицированный нитрилбутадиеновый каучуковый состав и модифицированный процесс производства перчаток используются для изготовления тонких, эластичных эластомерных перчаток, которые демонстрируют уникальные физические характеристики. Конечно, модифицированный нитрилбутадиеновый каучуковый состав и модифицированный процесс производства перчаток могут быть приспособлены для производства других изделий, созданных путем погружения в раствор, таких как, например, воздушные шары, мембраны и т.п.

Как продукт одноразового использования, перчатка из нитрилбутадиенового каучука, изготовленная согласно данному изобретению, будет иметь массу, которая является, по меньшей мере, на около 40-50% меньше, чем обычная перчатка на основе поливинилхлорида такого же типа (например, для медицинского осмотра, для использования в домашнем хозяйстве или в промышленности) и размера (т.е. маленькая, средняя, большая, супербольшая). Например, смотровая перчатка из нитрилбутадиенового каучука согласно данному изобретению, которая сделана обычного размера «М» или «Средний», будет иметь массу, которая составляет, по меньшей мере, на от около 40 до около 50% меньше (или еще на больший процент меньше), чем обычная смотровая перчатка на основе поливинилхлорида, которая сделана обычного размера «М» или «Средний».

Как отмечалось ранее, различные опубликованные отчеты, описывающие сравнительное тестирование обычных смотровых перчаток на основе поливинилхлорида и смотровых перчаток из нитрилбутадиенового каучука, показывают, что у смотровых перчаток на основе поливинилхлорида больший уровень протечек. Учитывая, что винил является по природе намного более слабым материалом с точки зрения предела прочности и, вероятно, будет иметь точечные дефекты в мембране, для смотровых перчаток на основе винила требуется применение большего количества материала для достижения того же самого уровня прочности и целостности, как у смотровых перчаток из нитрилбутадиенового каучука данного изобретения. Таким образом, смотровые перчатки из нитрилбутадиенового каучука данного изобретения требуют относительно меньших затрат и меньше воздействуют на окружающую среду, потому что они существенно легче, чем сравниваемые смотровые перчатки на основе поливинилхлорида.

С коммерческой точки зрения смотровые перчатки из нитрилбутад ненового каучука данного изобретения имеют конкурентоспособную стоимость с недорогими смотровыми перчатками на основе поливинилхлорида. Таким образом, более тонкие перчатки из нитрилбутадиенового каучука данного изобретения более доступны, чем обычные перчатки из нитрилбутадиенового каучука, которые являются более толстыми. Относительно более низкая стоимость более тонких перчаток из нитрилбутадиенового каучука данного изобретения дает больше возможностей потребителям уйти от поливинилхлоридных перчаток на перчатки более высокого качества из нитрилбутадиенового каучука (например, меньше точечных дефектов и лучше показатель растяжение/прочность) без сильно негативного экономического эффекта дополнительно к избеганию от воздействия опасных компонентов, таких как диэтилгексилфталат (ДЭГФ), который может выделяться из поливинилхлоридных перчаток.

Как отмечалось выше, производители в отрасли изготовления перчаток ранее не разрабатывали более тонких, экономичных перчаток из нитрилбутадиенового каучука, потому что вообще считалось, что барьерные свойства перчаток из нитрилбутадиенового каучука будут дискредитированы тонкостью материала, и, учитывая относительную низкую цену перчаток на основе винила, перчатки из нитрилбутадиенового каучука были бы неконкурентоспособны в этом сегменте рынка. Вопреки таким убеждениям данное изобретение направлено на более тонкую экономичную перчатку из нитрилбутадиенового каучука (т.е. средняя толщина составляет между около 0,025 или 0,03 мм до около 0,15 мм, обычно от около 0,05 мм до около 0,13 мм, или от около 0,05 или 0,06 мм до около 0,08 или 0,10 мм, определяемая в соответствии со стандартом ASTM D3767, процедура А) с удовлетворительными барьерными свойствами и показателем силы растяжения.

Например, эластомерная перчатка желательно имеет частоту повреждений меньше чем около 1%, когда резиновая перчатка подвергается испытанию на наличие точечных дефектов, проводимому в общем в соответствии со стандартом ASTM D5151-06. Это означает, что, когда серия перчаток (например 100 перчаток, 500 перчаток, 1000 перчаток, или 10000 перчаток или даже больше) тестируется в соответствии со стандартом ASTM D5151-6, который является методом тестирования «удача-отказ», менее около 1% перчаток в серии терпит неудачу. Например, эластомерная перчатка желательно имеет частоту повреждений менее чем около 0,5% или даже менее чем около 0,1%, когда эластомерная перчатка подвергается испытанию на наличие точечных дефектов, проводимому в общем в соответствии со стандартом ASTM D5151-06.

Хотя физические и химические свойства меняются в зависимости от композиции нитрилбутадиенового каучука (чем больше акрилонитрила в полимере, тем выше устойчивость к маслам, но ниже эластичность материала), данное изобретение объединяет эластомерные качества мягкости и эластичности с удовлетворительными показателями прочности. Согласно объекту изобретения эти желательные свойства также объединены с удовлетворительными показателями воздухопроницаемости, описываемых или характеризуемых обычным тестированием скорости проникновения водяных паров (СПВП).

Композиция нитрилбутадиенового каучука согласно данному изобретению желательно является случайным терполимером акрилонитрила, бутадиена и карбоновой кислоты, такой как метакриловая кислота. Композиция включает главные компоненты при следующих массовых процентах (масс.%): от около 15% до около 42% акрилонитрильного полимера; от около 1% до около 10% карбоновой кислоты, и оставшуюся часть составляет преимущественно бутадиен (например, от около 38% до около 75%). Обычно, композиция представляет собой: около 20-40% акрилонитрильного полимера, около 3-8% карбоновой кислоты, и около 40-65% или 67% составляет бутадиен. Конкретные композиции включают терполимер акрилонитрила, бутадиена и карбоновой кислоты, в котором содержание акрилонитрила составляет менее чем около 35% и карбоновой кислоты - меньше чем около 10%, и оставшуюся часть занимает бутадиен. Более желательная композиция может иметь в пределах: около 20-30% акрилонитрильного полимера, около 4-6% карбоновой кислоты, и оставшуюся часть составляет преимущественно бутадиен. Компоненты для обработки или другие составляющие компоненты могут быть либо необязательными составляющими, либо присутствовать в количестве до 20% (т.е. 20 масс.%) от полной композиции; обычно в количестве в пределах от около 0,1 до около 17%. Эти другие компоненты могут включать оксиды металлов (например, ZnO, MgO) на уровне около 0,25-10%, серу или другие поперечносшивающие вещества (например, пероксид, азиридин, акрилаты) на уровне 0,001-3%, и ускорители вулканизации на уровне от 0,25 до 2,0%. Любой из разных ускорителей вулканизации может быть использован, включая в качестве неограничивающих примеров тиурамы, дитиокарбаматы, ксантаты, гуанидины или дисульфиды.

Данное изобретение можно адаптировать к изготовлению путем погружения в эмульсию множества тонкостенных изделий, такие как перчатки для медицинского обследования или промышленные перчатки, воздушные шары, презервативы, оболочки для датчиков, коффердамы, резиновые напалечники, катетеры и т.п.. В качестве альтернативного варианта, нитрилбутадиеновый каучук может быть внедрен в качестве части изделий, таких как предметы одежды (например, рубашки, штаны, платье, рабочие комбинезоны, головной убор, бахилы) или отделочные материалы. Общий процесс для создания путем погружения в раствор эластичных резиновых изделий хорошо известен специалистам в данной области техники и не будет здесь подробно описываться. Например, каждый из патентов США US6,673,871, 7,041,367 или 7,178,171, содержание которых включено сюда в качестве ссылки, описывает типичные процессы для создания путем погружения в раствор эластичной каучуковой перчатки. Однако, данное изобр