BRPI1103271A2 - adhesion process between at least one elastomer and at least one substrate and footwear comprising at least one elastomer and at least one substrate - Google Patents
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Abstract
"PROCESSO DE ADESçO ENTRE PELO MENOS UM ELASTâMERO E PELO MENOS UM SUBSTRATO, E, CALÇADO COMPREENDENDO PELO MENOS UM ELASTâMERO E PELO MENOS UM SUBSTRATO". A presente invenção revela um processo de adesão entre pelo menosw um elastômero e pelo menos um substrato, caracterizado pela dita adesão ser pela aplicação de pressão entre o dito elastômero e o dito substrato, e em que o dito elastômero provém de um processo de pré-tratamento específico. Adicionalmente, a presente invenção se refere a um processo de manufatura de um solado de calçado, preferencialmente tênis, através do dito processo inovador."Process of adhesion between at least one elastomer and at least one substrate, and footwear comprising at least one elastomer and at least one substrate". The present invention discloses an adhesion process between at least one elastomer and at least one substrate, characterized in that said adhesion is by applying pressure between said elastomer and said substrate, and wherein said elastomer comes from a pre-process. specific treatment. Additionally, the present invention relates to a process of manufacturing a footwear sole, preferably sneakers, by said innovative process.
Description
PROCESSO DE ADESAO ENTRE PELO MENOS UM ELASTOMERO E PELO MENOS UM SUBSTRATO, E, CALÇADO COMPREENDENDO PELO MENOS UM ELASTOMERO E PELO MENOS UM SUBSTRATOADHERENCE PROCESS BETWEEN AT LEAST ONE ELASTOMER AND AT LEAST ONE SUBSTRATE, AND SHOE UNDERSTANDING AT LEAST ONE ELASTOMERO AND AT LEAST ONE SUBSTRATE
SETOR TÉCNICOTECHNICAL SECTOR
O presente pedido de patente se refere um processoThe present patent application refers to a process
de união adesiva de um elastômero e um substrato, particularmente para a manufatura de calçados, mais particularmente tênis.adhesive bonding of an elastomer and a substrate, particularly for the manufacture of footwear, more particularly sneakers.
ESTADO DA TÉCNICA Existem diversos processos na técnica que propõem aBACKGROUND There are several processes in the art that propose the
união entre um elastômero e um substrato. Dentre os processos mais conhecidos pode-se citar a união de elastômeros já vulcanizados através de adesivos, sendo denominado "união pós-vulcanização". Outro processo que é amplamente conhecido na técnica é a união entre um elastômero em contato com um substrato durante a vulcanização do elastômero, esse processo sendo denominado "união por vulcanização".union between an elastomer and a substrate. Among the most well-known processes we can mention the bonding of already vulcanized elastomers through adhesives, being called "post-vulcanization bonding". Another process that is widely known in the art is the bonding between an elastomer in contact with a substrate during vulcanization of the elastomer, this process being termed "bonding by vulcanization".
A união pós-vulcanização compreende um elastômero já vulcanizado e uma camada adesiva que possui uma interaçãoThe post-vulcanization bond comprises an already vulcanized elastomer and an adhesive layer which has an interaction
2 0 adequada entre a superfície do elastômero e a superfície do20 between the surface of the elastomer and the surface of the
substrato ao qual ocorrerá a união. Nesse processo, diversos tipos de adesivos podem ser utilizados havendo a possibilidade de otimização de diversas variáveis de acordo com a necessidade do fabricante. 0 adesivo pode possuir aditivos/agentes de cura de forma a facilitar a interação com algum dos componentes do conjunto e existe quase que uma infinidade de possíveis combinações de sistemas adesivos, substratos, elastômero.substrate to which the bond will occur. In this process, various types of adhesives can be used, with the possibility of optimizing several variables according to the manufacturer's needs. The adhesive may have additives / curing agents to facilitate interaction with any of the components of the assembly and there are almost a multitude of possible combinations of adhesive systems, substrates, elastomers.
0 processo de união pós-vulcanização através deThe post-vulcanization bonding process through
3 0 adesivos oferece uma série de benefícios frente a outros3 0 Stickers Offers A Lot Of Benefits Over Others
processos de união da técnica, entre as principais: a realização de uma distribuição homogenia de carga por toda a área de união, invisibilidade dentro da união, não atrapalhar na capacidade de amortecimento do elastômero, a possibilidade de realização de união mesmo em formas complexas e a capacidade de otimização das formulações adesivas a fim de se adaptarem as mais diversas superfícies de contato.joining processes of the technique, among the main ones: the realization of a homogeneous distribution of load throughout the joining area, invisibility within the joining, not disturbing the elastomer damping capacity, the possibility of joining even in complex shapes and the ability to optimize adhesive formulations to adapt to the most diverse contact surfaces.
Já o processo de união por vulcanização é umAlready the process of bonding by vulcanization is a
processo em que a união ocorre durante a vulcanização e gerando assim uma interação química específica entre o substrato e o elastômero. Os fatores que levam a essa interação são principalmente os agentes de vulcanização e a alta temperatura que é necessária pelo processo.The process in which the bonding occurs during vulcanization and thus generates a specific chemical interaction between the substrate and the elastomer. The factors that lead to this interaction are mainly vulcanizing agents and the high temperature required by the process.
Tal processo consegue fornecer uma união bastante forte quando comparada com outros processos de união da e seus custos são bastante reduzidos devido à redução de etapas necessárias para a realização da união e por não haver a utilização de materiais adesivos específicos para a união. A principal desvantagem desse processo é a carência de diversidade entre tipos de elastômeros e substratos compatíveis e muitas vezes esse processo é utilizado para a união entre elastômeros e metais ou fibras somente. 2 0 A facilidade da união adesiva vai depender muitoSuch a process can provide a very strong bond when compared to other bonding processes and their costs are greatly reduced due to the reduction of steps required for bonding and the lack of specific bonding materials for bonding. The main disadvantage of this process is the lack of diversity between compatible types of elastomers and substrates and this process is often used for joining elastomers and metals or fibers only. 2 0 The ease of adhesive bonding will depend greatly
das características da superfície do elastômero durante o momento da união. A borracha segue uma linha de materiais que geralmente necessitam de um tratamento superficial antes da união final, principalmente devido à presença de interação com o molde de vulcanização e plastificantes ou extensores que possam ter migrado à superfície do mesmo. Dentre os principais tratamentos utilizados no setor de calçados atualmente se encontram o tratamento químico da superfície (e.g. halogenação da superfície elastomérica),the surface characteristics of the elastomer during the moment of joining. Rubber follows a line of materials that generally require surface treatment prior to final bonding, mainly due to the presence of interaction with the vulcanization mold and plasticizers or extenders that may have migrated to the surface thereof. Among the main treatments used in the footwear sector today are chemical surface treatment (eg elastomeric surface halogenation),
asperação/abrasão ou ambos.roughness / abrasion or both.
A halogenação consiste na aplicação de uma solução halogenante, na maioria das vezes a base do cloro-ácido tricloroisocianúrico, com o objetivo de proporcionar uma compatibilidade química adequada do adesivo a ser aplicado com a superfície do elastômero. A halogenação, porém, acaba por lançar vapores de solventes, sendo muitas vezes desejado que haja um processo que consiga realizar uma adesão adequada, mas sem tais emissões de resíduos. Adicionalmente, o presente processo acarreta em um incremento nos custos de produção do solado, a necessidade de se haver um cuidado para evitar uma impregnação do solvente dentro do elastômero, além de ser mais uma etapa que deve ser efetuada sobre o mesmo. Outro tipo de tratamento superficial é a asperação,Halogenation is the application of a halogenating solution, most often the base of trichloroisocyanuric chloroacid, in order to provide adequate chemical compatibility of the adhesive to be applied to the elastomer surface. Halogenation, however, eventually releases solvent vapors, and it is often desired that there be a process that can achieve proper adhesion, but without such waste emissions. Additionally, the present process entails an increase in the production costs of the sole, the need to be careful to avoid impregnation of the solvent inside the elastomer, and to be another step that must be performed on it. Another type of surface treatment is roughness,
onde uma abrasão mecânica (e.g. com escovas de aço) da superfície do elastômero ocorre a fim de preparar o mesmo para uma maior interação entre a superfície do dito elastômero e o adesivo/primer e/ou dos grupos halogênio incorporados através do processo de halogenação. Essa maior interação ocorre pela remoção de impurezas oxidadas presentes na superfície do mesmo e pela abertura de "poros" no elastômero, facilitando a interação com uma camada adesiva. O processo de asperação, porém, acarreta em problemas como uma 2 0 falta de homogeneidade na formação de grupos reativos na superfície e a deposição de resíduos sólidos e partículas provenientes do processo de asperação, o que requer uma posterior etapa de remoção dos mesmos da superfície do elastômero com um solvente, ou seja, mais um resíduo. Durante ambas essas estas etapas ocorre a geraçãowhere a mechanical abrasion (e.g. with steel brushes) of the elastomer surface occurs in order to prepare it for further interaction between the surface of said elastomer and the adhesive / primer and / or halogen groups incorporated through the halogenation process. This greater interaction occurs by removing oxidized impurities present on its surface and by opening "pores" in the elastomer, facilitating interaction with an adhesive layer. The asperation process, however, leads to problems such as a lack of homogeneity in the formation of reactive groups on the surface and the deposition of solid residues and particles from the asperation process, which requires a later step of their removal from the surface. of the elastomer with a solvent, ie one more residue. During both of these steps occurs the generation
de resíduos sólidos e vapores de solventes, bem como perdas decorrentes de erros operacionais.solid waste and solvent vapors, as well as losses due to operational errors.
Há diversas propostas para a realização de um processo adequado de união de um elastômero com um substrato através de um adesivo dentre elas:There are several proposals for performing a suitable process of joining an elastomer with a substrate through an adhesive among them:
US651203 9 revela métodos de ligação de um elastômero peróxido curável a uma superfície metálica compreendendo revestir o substrato com uma composição adesiva, secar a composição adesiva, aplicar um elastômero peróxido curado ao revestimento de composição adesiva, e curar o conjunto com calor e/ou pressão, sendo que, a união entre as camadas é realizada durante o processo de vulcanização do conjunto. Entretanto, o presente documento faz referencia ao uso somente de adesivos contendo halogênios, os substratos sofrem processo de abrasão previamente a aplicação de adesivo e processo se refere especificamente a substratos de metais. US5906872 descreve a formação de uma ligaçãoUS651203 9 discloses methods of attaching a curable peroxide elastomer to a metal surface comprising coating the substrate with an adhesive composition, drying the adhesive composition, applying a cured peroxide elastomer to the adhesive composition coating, and curing the assembly with heat and / or pressure. whereby the joining between the layers is performed during the vulcanization process of the assembly. However, the present document refers to the use of halogen-containing adhesives only, the substrates undergo abrasion prior to the application of adhesive and the process specifically refers to metal substrates. US5906872 describes the formation of a bond
química entre materiais relativamente elásticos a materiais relativamente inelásticos. Particularmente entre borracha (elastômeros) e materiais plásticos. O documento revela aspectos relevantes com relação a união adesiva entre um elastômero e um substrato para solados de tênis.between relatively elastic materials to relatively inelastic materials. Particularly between rubber (elastomers) and plastic materials. The document discloses relevant aspects regarding the adhesive bond between an elastomer and a shoe sole substrate.
US6328 84 0 descreve um processo que faz uso preferencialmente de uma composição de borracha para adesão entre as camadas de borrachas a serem ligadas. A adesão sendo atingida através da vulcanização do conjunto. O documento 2 0 ainda revela que a camada de borracha para adesão deve ter uma quantidade de agente de vulcanização superior a quantidade de agente de vulcanização das borrachas que serão unidas, assim, havendo uma interação entre as camadas durante o processo de vulcanização. Entretanto, ainda se encontra a necessidade de umUS 6,328,840 describes a process which preferably uses a rubber composition for adhesion between the rubber layers to be bonded. Adhesion being achieved through vulcanization of the assembly. Document 20 further discloses that the adhesion rubber layer must have an amount of vulcanizing agent greater than the amount of vulcanizing agent of the rubbers which will be joined, thus there being an interaction between the layers during the vulcanization process. However, there is still a need for a
processo para a união adesiva entre um elastômero e um substrato visando todas as particularidades inerentes às necessidades de um solado para calçado e que apresentem as garantias de resistência à colagem, resistência à abrasão, resistência à flexão, "gripp", dureza recomendada, resistência ao envelhecimento e solidez à luz. Adicionalmente, há a necessidade de se encontrar um processo que consiga fornecer uma adesão adequada para as ditas finalidades, evitando-se ou excluindo-se totalmente as etapas de pré-tratamento do elastômero previamente à colagem, como a halogenação e a asperação/abrasão, produzindo assim um processo ambientalmente melhorado com relação à técnica.A process for the adhesive bonding between an elastomer and a substrate for all the particulars inherent in the needs of a shoe sole and which have the guarantees of bonding strength, abrasion resistance, flexural strength, gripp, recommended hardness, resistance to aging and light fastness. In addition, there is a need to find a process that can provide adequate adhesion for said purposes, avoiding or completely excluding elastomer pretreatment steps prior to bonding such as halogenation and grinding / abrasion, thus producing an environmentally improved process with respect to the technique.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃOBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION
Dessa forma a presente invenção visa solucionar o problema da técnica da utilização dos processos de cloração (halogenação) e/ou asperação durante o processo de ligação entre um elastômero e um substrato e ao mesmo tempo fornecer um processo que consiga realizar uma união adequada entre um elastômero e uma camada adesiva para uma sucessiva união a um substrato, oferecendo assim, um processo de baixo custo e sem agredir o meio-ambiente. Particularmente o dito processo visa à produção de solados para calçados, principalmente tênis. A união melhorada entre um elastômero e uma camadaThus the present invention aims to solve the problem of the technique of using the chlorination (halogenation) and / or roughing processes during the bonding process between an elastomer and a substrate and at the same time provide a process that can achieve a proper bond between a elastomer and an adhesive layer for successive bonding to a substrate, thus offering a low cost and environmentally friendly process. Particularly the said process aims at the production of footwear soles, mainly sneakers. The improved union between an elastomer and a layer
adesiva é resolvida através de um processo de pré-tratamento de um elastômero ainda não vulcanizado com uma camada uniforme de adesivo de acordo com um processo inovador, seguido pela vulcanização do conjunto elastômero e adesivo. Essa última etapa permitindo uma maior interação entre ambas as camadas e aumentando a permeabilidade do adesivo no elastômero bem como aumentando a adesão entre ambos.Adhesive is resolved by a pretreatment process of an unvulcanized elastomer with a uniform layer of adhesive according to an innovative process, followed by vulcanization of the elastomer and adhesive assembly. This last step allows a greater interaction between both layers and increasing the permeability of the adhesive in the elastomer as well as increasing the adhesion between them.
A presente invenção é definida genericamente como um processo de adesão entre pelo menos um elastômero e pelo menos um substrato, em que dita adesão é pela aplicação de pressão entre o dito elastômero e o dito substrato, e em que o dito elastômero provém das etapas de:The present invention is generally defined as an adhesion process between at least one elastomer and at least one substrate, wherein said adhesion is by applying pressure between said elastomer and said substrate, and wherein said elastomer comes from the steps of :
aquecimento de um elastômero não vulcanizado a temperatura entre 4 0 e 50°C; 3 0 - aplicação sobre o dito elastômero nãoheating an unvulcanized elastomer at a temperature between 40 and 50 ° C; 3 0 - application on said non-elastomer
vulcanizado de uma camada uniforme de adesivo Poliuretano com resina a base de Policaprolactona reticulado entre 0,1% e 5% do reticulante a base de Poliisocianato aromático; secagem do conjunto elastômero não vulcaniζado/adesivo até o dito conjunto se encontrar substancialmente sem solvente;vulcanized from a uniform layer of cross-linked polycaprolactone resin-based polyurethane adhesive between 0.1% and 5% of the aromatic polyisocyanate-based crosslinker; drying the non-vulcanized elastomer / adhesive assembly until said assembly is substantially solvent free;
vulcanização do conjunto elastômero/adesivo a temperatura entre 60 e 18 0 segundos e temperatura entre 150 e 19 0 ° C;vulcanization of the elastomer / adhesive assembly at a temperature between 60 and 180 seconds and a temperature between 150 and 190 ° C;
aplicação, sobre o conjunto elastômero vulcanizado/adesivo, de uma camada uniforme de adesivo Poliuretano com resina a base de Policaprolactona reticulado entre 0,1% e 5,0% do reticulante a base de Poliisocianato aromático;applying on the vulcanized elastomer / adhesive assembly a uniform layer of cross-linked polycaprolactone resin-based polyurethane adhesive between 0.1% and 5.0% of the aromatic polyisocyanate-based crosslinker;
secagem do conjunto elastômeroelastomer assembly drying
vulcanizado/adesivo até o dito conjunto se encontrar substancialmente sem solvente; e - aquecimento do conjunto a temperaturas entrevulcanized / adhesive until said assembly is substantially solvent free; and - heating of the assembly to temperatures between
50°C e 900C.50 ° C and 900 ° C.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO No contexto do presente pedido de patente onde se lê "elastômero" deve-se entender o mesmo como polímero capaz de distender-se várias vezes o seu comprimento (deformação) e retornar, quase que integralmente ao tamanho original.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION In the context of the present patent application which reads "elastomer" it should be understood as a polymer capable of extending its length (deformation) several times and returning almost entirely to its original size.
No contexto do presente pedido de patente onde se lê "vulcanização" deve-se entender o mesmo como um processo que consiste em promover ligações crosslinked, ou seja, um processo de reticulação da borracha, que será transformada de um termoplástico para um termofixo.In the context of the present patent application which reads "vulcanization" it is to be understood as a process consisting of promoting crosslinked bonds, i.e. a rubber crosslinking process which will be transformed from a thermoplastic to a thermoset.
No contexto do presente pedido de patente onde se lê "substrato" deve-se entender o mesmo como o componente o qual o elastômero será posteriormente unido. 3 0 No contexto do presente pedido de patente onde seIn the context of this patent application which reads "substrate" it is to be understood as the component to which the elastomer will be further joined. 3 0 In the context of the present patent application where
lê "adesivo" deve-se entender o mesmo como um líquido ou semi-líquido usado de forma a auxiliar a união/colagem entre pelo menos dois componentes. No contexto do presente pedido de patente onde se lê "união adesiva" deve-se entender o mesmo com uma união entre pelo menos dois componentes onde, na interface entre os pelo menos dois componentes se encontra um adesivo."adhesive" is to be understood as a liquid or semi-liquid used to aid bonding / bonding between at least two components. In the context of the present patent application which reads "adhesive bond" is meant the same with a bond between at least two components where at the interface between the at least two components is an adhesive.
No contexto do presente pedido de patente onde seIn the context of the present patent application where
lê "reticulante" deve-se entender o mesmo como um produto químico que quando é adicionado a um adesivo fornece uma reação de suas moléculas entre si, unido-as, e assim formando um grande conglomerado de moléculas pressionadas umas com as outras através do dito reticulante.reads "crosslinker" is to be understood the same as a chemical which when added to an adhesive provides a reaction of its molecules together, thus forming a large conglomerate of molecules pressed together through said crosslinker.
No contexto do presente pedido de patente onde se lê "aplicação de pressão" deve-se entender o mesmo como a aplicação de pressão entre pelo menos dois componentes de forma a promover o contato entre esses por quaisquer métodos comummente encontrados na técnica e que sejam adequados para a finalidade desejada.In the context of the present patent application which reads "pressure application" it is to be understood as applying pressure between at least two components in order to promote contact between them by any methods commonly found in the art and which are suitable. for the desired purpose.
Quando se pensa na união adesiva entre elastômeros e uma camada adesiva, deve-se primeiramente pensar nas interações na interface de ambas. Particularmente as propriedades de superfície do elastômero devem ser levadas em consideração uma vez que fornecem predições da provável força de adesão. A camada de adesivo deve penetrar eficazmente na superfície do elastômero e a relação termodinâmica entre a penetração e a energia de superfície do elastômero é genericamente definida de acordo com a fórmula abaixo:When thinking about the adhesive bond between elastomers and an adhesive layer, one must first think about the interactions at the interface of both. Particularly the surface properties of the elastomer should be taken into account as they provide predictions of probable adhesion strength. The adhesive layer must effectively penetrate the elastomer surface and the thermodynamic relationship between penetration and surface energy of the elastomer is broadly defined according to the formula below:
Υ, >7 para que ocorra penetração adequada>,> 7 for proper penetration to occur
Io(substratoJ '(adesivo) ^ r τ -aIo (substrateJ '(adhesive) ^ r τ -a
Dessa forma, mecanismos que atuem de forma a alterar uma das variáveis e aumentando a diferença de energia entre ambas camadas, aumentarão a interação e a força de adesão.Thus, mechanisms that act to alter one of the variables and increase the energy difference between both layers will increase the interaction and the adhesion force.
3 0 A presente invenção atua de forma a permitir queThe present invention acts to enable
haja uma maior penetração de uma camada adesiva na superfície do elastômero. Essa maior penetração ocorrendo durante do a vulcanização de um elastômero não vulcanizado que foi pré- tratado com um processo de pré-aquecimento de uma lâmina de elastômero seguido pela aplicação de uma camada de adesivo conforme descrito pela presente invenção. Assim, a combinação desses fatores específicos, surpreendentemente permite uma penetração superior da dita camada adesiva na dita superfície do elastômero e aumentando a interação entre ambos. Essa maior interação atuando de forma a fornecer características superiores de adesão quando comparados com os da técnica e características vantajosas de adesão quando se pensa nos fatores desejáveis para a manufatura de solados de calçados, particularmente tênis.greater penetration of an adhesive layer on the surface of the elastomer. Such greater penetration occurs during vulcanization of a non-vulcanized elastomer which has been pretreated with a preheating process of an elastomeric blade followed by the application of an adhesive layer as described by the present invention. Thus, the combination of these specific factors surprisingly allows superior penetration of said adhesive layer into said elastomer surface and enhancing the interaction between them. This greater interaction acts to provide superior adhesion characteristics when compared to the technique and advantageous adhesion characteristics when thinking about the desirable factors for the manufacture of shoe soles, particularly sneakers.
A presente invenção é definida como um processo de adesão entre pelo menos um elastômero e pelo menos um substrato, em que a dita adesão é pela aplicação de pressão entre o dito elastômero e o dito substrato, e em que o dito elastômero provém das etapas de:The present invention is defined as an adhesion process between at least one elastomer and at least one substrate, wherein said adhesion is by applying pressure between said elastomer and said substrate, and wherein said elastomer comes from the steps of :
aquecimento de um elastômero não vulcanizado a 2 0 temperatura entre 4 0 e 50°C;heating an unvulcanized elastomer at 20 to 40 to 50 ° C;
aplicação sobre o dito elastômero não vulcanizado de uma camada uniforme de adesivo Poliuretano com resina a base de Policaprolactona reticulado entre 0,1% e 5% do reticulante a base de Poliisocianato aromático; - secagem do conjunto elastômero nãoapplying to said non-vulcanized elastomer a uniform layer of cross-linked polycaprolactone resin-based polyurethane adhesive between 0.1% and 5% of the aromatic polyisocyanate-based crosslinker; - drying of the elastomer assembly
vulcanizado/adesivo até o dito conjunto se encontrar substancialmente sem solvente;vulcanized / adhesive until said assembly is substantially solvent free;
vulcanização do conjunto elastômero/adesivo a temperatura entre 60 e 180 segundos e temperatura entre 150 e 19 0 ° C;vulcanization of the elastomer / adhesive assembly at a temperature between 60 and 180 seconds and a temperature between 150 and 190 ° C;
aplicação, sobre o conjunto elastômero vulcanizado/adesivo, de uma camada uniforme de adesivo Poliuretano com resina a base de Policaprolactona reticulado entre 0,1% e 5,0% do reticulante a base de Poliisocianato aromático;applying on the vulcanized elastomer / adhesive assembly a uniform layer of cross-linked polycaprolactone resin-based polyurethane adhesive between 0.1% and 5.0% of the aromatic polyisocyanate-based crosslinker;
secagem do conjunto elastômeroelastomer assembly drying
vulcanizado/adesivo até o dito conjunto se encontrar substancialmente sem solvente; evulcanized / adhesive until said assembly is substantially solvent free; and
aquecimento do conjunto a temperaturas entreheating the assembly to temperatures between
50 ° C e 90 ° C.50 ° C and 90 ° C.
Para que o processo transcorra de maneira adequada e apresente os resultados vantajosos, é preferível que todas as etapas sejam realizadas da forma prescrita. Porém, a maior parcela para o aumento da interação físico-química entre a borracha e o adesivo ocorre na etapa da vulcanização em si. Nessa etapa haverá a "fusão" do conjunto adesivo χ borracha através da pressão e temperatura decorrentes dos processos, ou seja, enquanto ocorre a vulcanização da borracha, o adesivo estará penetrando na borracha e após a completa vulcanização, ocorrerá uma adesão mecânica, pois parte do adesivo ficará preso dentro da borracha.In order for the process to proceed properly and deliver the beneficial results, it is preferable that all steps be performed as prescribed. However, the largest share for the increased physicochemical interaction between rubber and adhesive occurs at the vulcanization stage itself. At this stage there will be the "fusion" of the rubber adhesive χ set through the pressure and temperature resulting from the processes, ie, while the rubber vulcanization occurs, the adhesive will be penetrating the rubber and after complete vulcanization, a mechanical adhesion will occur, because part of the adhesive will be trapped inside the eraser.
Em uma realização preferida o dito elastômero é um elastômero selecionado entre pelo menos um do grupo que consiste de Borracha Natural, Borracha Nitrilica, Borracha Estireno Butadieno Borracha Butadieno, Borracha de Etileno- Propileno-Dieno, Borracha de Poliisopreno, Borracha de Butadieno Estireno e mistura dos mesmos, misturado com pelo menos um agente de vulcanização selecionado do grupo que consiste de derivados de peróxido orgânico Dicumila, e derivados de enxofre e opcionalmente contendo aditivos adequados para a obtenção de características específicas desejadas. Os ditos aditivos sendo preferencialmente 3 0 selecionados entre pelo menos um do grupo que consiste de auxiliar de fluxo, auxiliar de mistura, pigmentos, cargas de recheio, cargas de reforço, lubrificantes e agente de vulcanização. Em uma realização preferida a primeira aplicação de uma camada uniforme de adesivo sobre o elastômero é de um adesivo de Poliuretano com resina a base de Policaprolactona reticulado com (0,1% - 5%) de reticulante a base de Poliisocianato aromático. Mais preferencialmente, o dito adesivo é reticulado com 2,5 a 3,5% de reticulante a base de Poliisocianato aromático. Esse adesivo é um adesivo preparado pela adição em peso do reticulante sobre o adesivo seguido da mistura até total homogeneização. A adição de reticulante sobre o adesivo é realizada com auxílio de uma balança analítica e a mistura é realizada através de uma agitação com hélice, rotação e tempo pré-determinados para a total e ideal homogeneização. Vale salientar que a vida útil após reticulação é geralmente de 2 - 6 horas. Esse adesivo em combinação com os elastômeros acima citados e com o processo inovador atuam de forma a realizar uma interação melhorada entre os componentes quando comparados com a técnica.In a preferred embodiment said elastomer is an elastomer selected from at least one of the group consisting of Natural Rubber, Nitrile Rubber, Butadiene Styrene Rubber Butadiene Rubber, Ethylene Propylene Diene Rubber, Polyisoprene Rubber, Styrene Butadiene Rubber and mixture mixed with at least one vulcanizing agent selected from the group consisting of Dicumila organic peroxide derivatives and sulfur derivatives and optionally containing suitable additives to achieve desired specific characteristics. Said additives preferably being 30 selected from at least one of the group consisting of flow aid, mixing aid, pigments, fillers, reinforcing fillers, lubricants and vulcanizing agent. In a preferred embodiment the first application of a uniform layer of adhesive to the elastomer is from a cross-linked Polycaprolactone resin-based polyurethane adhesive with (0.1% - 5%) aromatic polyisocyanate-based crosslinker. More preferably, said adhesive is crosslinked with 2.5 to 3.5% aromatic polyisocyanate based crosslinker. This adhesive is an adhesive prepared by adding by weight the crosslinker to the adhesive followed by mixing until complete homogenization. The addition of crosslinker over the adhesive is performed with the aid of an analytical balance and mixing is performed by a predetermined propeller agitation, rotation and time for the total and ideal homogenization. It is noteworthy that the shelf life after crosslinking is usually 2 - 6 hours. This adhesive in combination with the aforementioned elastomers and the innovative process act to achieve an improved interaction between the components as compared to the technique.
A dita vulcanização é otimizada de forma que preferencialmente o elastômero atinja um grau de vulcanização entre 80 a 95%, mais preferencialmente de 90%. Para os fins da presente invenção, o conjunto elastômero não vulcanizado/adesivo submetido ao processo de vulcanização será submetido a temperatura entre (60 e 180 segundos) e temperatura entre (150 a 190°C). Essas temperaturas foram consideradas adequadas para que as formulações testadas até o momento consigam chegar ao grau de vulcanização requerido para que as características vantajosas da presente invenção sejam atingidas, porém, outros parâmetros de vulcanização podem ser encontrados para diferentes formulações que possam 3 0 se valer dos presentes conhecimentos aqui revelados.Said vulcanization is optimized such that preferably the elastomer achieves a degree of vulcanization between 80 to 95%, more preferably 90%. For purposes of the present invention, the non-vulcanized elastomer / adhesive assembly subjected to the vulcanization process will be subjected to a temperature between (60 and 180 seconds) and a temperature between (150 to 190 ° C). These temperatures have been found to be suitable so that the formulations tested so far can achieve the degree of vulcanization required for the advantageous characteristics of the present invention to be achieved, but other vulcanization parameters can be found for different formulations that may be of use. present knowledge disclosed herein.
Em uma realização preferida, a segunda aplicação de uma camada uniforme de adesivo sobre o conjunto elastômero vulcanizado/adesivo é um adesivo Poliuretano com resina a base de Policaprolactona reticulado entre 0,1% e 5,0% do reticulante a base de Poliisocianato aromático. Preferencialmente entre 1,0% e 2,5% e mais preferencialmente entre 1,25% e 1,75%.In a preferred embodiment, the second application of a uniform layer of adhesive over the vulcanized elastomer / adhesive assembly is a cross-linked polycaprolactone resin-based polyurethane adhesive between 0.1% and 5.0% of the aromatic polyisocyanate based crosslinker. Preferably between 1.0% and 2.5% and more preferably between 1.25% and 1.75%.
As ditas secagens do conjunto até que o mesmo seSaid drying of the assembly until it is
encontre substancialmente sem solvente pode ocorrer por qualquer método comumente conhecido da técnica. Preferencialmente a dita primeira secagem para as formulações e processos testados é uma secagem do conjunto entre (3 e 15 minutos) e temperatura entre (35 e 70°C) realizado por uma estufa vendo norte.Finding substantially no solvent can occur by any method commonly known in the art. Preferably said first drying for the formulations and processes tested is a set drying between (3 and 15 minutes) and temperature between (35 and 70 ° C) carried out by a north-facing greenhouse.
Em uma realização preferida o dito substrato é um substrato selecionado de pelo menos um do grupo que consiste de tecido natural, tecido sintético, fibras, laminados de PU, PVC, materiais termoplásticos, materiais termo fixos e blendas dos mesmos.In a preferred embodiment said substrate is a substrate selected from at least one of the group consisting of natural fabric, synthetic fabric, fibers, PU laminates, PVC, thermoplastic materials, thermoset materials and blends thereof.
Em uma realização preferida a dita pressão aplicada entre o elastômero já preparado e o substrato é 80 a 100 Lb e pode ser realizada por qualquer mecanismos comumente encontrado na técnica para esse fim.In a preferred embodiment said applied pressure between the already prepared elastomer and the substrate is 80 to 100 Lb and can be performed by any mechanisms commonly found in the art for this purpose.
0 aquecimento final do conjunto previamente a união com o substrato ocorre de forma a reativar o adesivo e permitir uma adesão melhorada do elastômero já tratado com o substrato. Obviamente deve-se, após essa etapa, realizar rapidamente a união entre ambos os componentes de forma a impedir que ocorra uma queda de temperatura significativa do adesivo.Final heating of the assembly prior to bonding with the substrate occurs in order to reactivate the adhesive and allow improved adhesion of the elastomer already treated with the substrate. Obviously, after this step, the two components must be quickly bonded together to prevent a significant temperature drop from the adhesive.
Adicionalmente, a presente invenção visa a manufatura de solados para calçados utilizando um processo de 3 0 acordo com a presente invenção. Particularmente a presente invenção visa aspectos específicos de união de um elastômero e um substrato de tal forma que o elastômero seja o solado e o substrato seja o cabedal (parte superior do tênis). As ditas composições de elastômeros, adesivos e substratos tornara o presente processo de união ideal para as características desejáveis para solados resistentes e flexíveis, onde uma união firme e que sobreviva às intempéries características de um solado de tênis por longos períodos de tempo.Additionally, the present invention is directed to the manufacture of shoe soles using a process of 30 according to the present invention. Particularly the present invention is directed to specific aspects of joining an elastomer and a substrate such that the elastomer is the sole and the substrate is the upper (tennis upper). Said elastomer, adhesive and substrate compositions will make the present joining process ideal for the desirable characteristics for resilient and flexible soles, where a firm joining that survives the weathering characteristics of a tennis sole for extended periods of time.
EXEMPLOSEXAMPLES
Espera-se que a presente invenção seja melhor compreendida e visualizada em face dos exemplos ilustrativos abaixo os quais não devem ser entendidos de forma a limitar os ensinamentos aqui revelados.It is expected that the present invention will be better understood and visualized in light of the illustrative examples below which are not to be construed as limiting the teachings disclosed herein.
Em uma realização preferida o presente processo pode ser definido genericamente pelas seguintes etapas:In a preferred embodiment the present process may be defined generically by the following steps:
- Preparar a formulação de borracha de acordo com a fórmula desejada e.g.:- Prepare the rubber formulation according to the desired formula e.g.
Elastômeros, BR (borracha natural), NR (borracha Nitrilica), SBR (Borracha estireno butadieno);Elastomers, BR (Natural Rubber), NR (Nitrile Rubber), SBR (Styrene Butadiene Rubber);
- Auxiliar de fluxo, auxilia na mistura (ácido esteárico e outros ácidos graxos);- Flow aid, aids in mixing (stearic acid and other fatty acids);
2 0 - Pigmentos (coloração);20 - Pigments (coloration);
- Cargas de recheio (carbonato de cálcio);- fillers (calcium carbonate);
- Cargas de reforço (bióxido de Silício, negro- Reinforcement charges (Silicon dioxide, black
de fumo);smoking);
- Lubrificante , para diminuir a dureza do composto (óleo mineral ou vegetal); e- Lubricant, to decrease the hardness of the compound (mineral or vegetable oil); and
- Agente de vulcanização (Peróxido orgânico- Vulcanizing Agent (Organic Peroxide
Dicumila)Dicumila)
- Verificar através de equipamento reômetro o grau de vulcanização da borracha para que a mesma atinja 90% de- Check with rheometer equipment the degree of vulcanization of the rubber so that it reaches 90% of
3 0 vulcanização;30 vulcanization;
- Laminar a borracha de acordo com a especificação- Roll rubber according to specification
desejada; - Aquecer a placa laminada de borracha ainda crua com temperatura de 40 a 50°C;desired; - Heat the still raw rubber laminated plate at a temperature of 40 to 50 ° C;
Através do equipamento adequado, aplicar uma camada uniforme de adesivo Poliuretano com resina a base de Policaprolactona reticulado com 0,1% a 5% do reticulante a base de Poliisocianato aromático;Using suitable equipment, apply a uniform layer of crosslinked Polycaprolactone resin polyurethane adhesive with 0.1% to 5% aromatic polyisocyanate based crosslinker;
- Secar 3 a 15 minutos em estufa vento norte com temperatura de 35 a 700C a fim de viabilizar a evaporação do solvente;- Dry 3 to 15 minutes in a north wind oven at a temperature of 35 to 700 ° C in order to enable solvent evaporation;
- Encaminhar a placa de borracha para etapa de- Forward the rubber plate to the step of
corte de acordo com modelo desejado;cut according to desired model;
Vulcanizar o conjunto elastômero/adesivo em prensa de vulcanização com molde adequado, utilizando tempo de 60 a 180 segundos e temperatura de 150 a 190°C;Vulcanize the elastomer / adhesive assembly into a suitable mold vulcanization press using a time of 60 to 180 seconds and a temperature of 150 to 190 ° C;
- Refilar as peças de borrachas vulcanizadas de- Refill the parts of vulcanized rubbers of
acordo com procedimento padrão;according to standard procedure;
- Encaminhar para a etapa de colagem final;- Forward to the final pasting step;
- Aplicar, através do equipamento adequado, uma camada uniforme de adesivo Poliuretano com resina a base de- Apply, through appropriate equipment, a uniform layer of polyurethane resin-based adhesive.
Policaprolactona reticulado com 1,5% do reticulante a base de Poliisocianato aromático no solado já preparado e no restante das peças;Cross-linked polycaprolactone with 1.5% of the aromatic polyisocyanate-based crosslinker in the prepared soles and in the remaining parts;
- Secar os substratos em equipamento adequado para a evaporação do solvente;- Dry the substrates in equipment suitable for solvent evaporation;
- Aquecer os substratos para obter a reativação- Heat substrates for reactivation
química adequada do filme de adesivo;proper chemistry of the adhesive film;
- Unir os substratos e aplicação de pressão em equipamento adequado.- Bond substrates and apply pressure to suitable equipment.
De acordo com o presente processo diversosIn accordance with the present case several
3 0 parâmetros foram alterados durante os testes abaixo e os respectivos resultados de colagem foram obtidos. Pode-se notar pela tabela 1 que houve um pico de força de colagem para o ensaio 3, sendo esse a realização mais preferida da presente invenção.30 parameters were changed during the tests below and the respective bonding results were obtained. It can be seen from table 1 that there was a peak bond strength for test 3, which is the most preferred embodiment of the present invention.
Os seguintes ensaios de abertura de colagem tiveram como objetivo avaliar o processo de colagem, o adesivo, bem como os substratos utilizados no procedimento e foram realizados de acordo com a norma PFI (Alemanha). As amostras foram condicionadas no mínimo por 24 horas a 23 0C e foi utilizado um dinamômetro para a medição de acordo com as seguintes etapas:The following bond opening tests aimed to evaluate the bonding process, the adhesive as well as the substrates used in the procedure and were performed according to the PFI standard (Germany). Samples were conditioned for at least 24 hours at 23 ° C and a dynamometer was used for measurement according to the following steps:
- Fazer a abertura no Dinamômetro de três corpos de- Make the opening in the dynamometer of three bodies of
prova para termos o valor da descolagem sem envelhecimento, da seguinte forma:proves that we have the value of take-off without aging as follows:
- Regular a altura (distância) das pinças para 50- Set the height (distance) of the tweezers to 50
mm;mm;
- Aferir a velocidade do dinamômetro, 100 mm por- Check the speed of the dynamometer, 100 mm per
minuto;minute;
- Ligar o dinamômetro;- Turn on the dynamometer;
- Prender as extremidades do corpo de prova nas pinças superior e inferior do dinamômetro, ver figura 1;- Attach the ends of the specimen to the top and bottom clamps of the dynamometer, see figure 1;
- Acionar o aparelho;- Activate the device;
- Verificar, a quantidade de força necessária para fazer a abertura da colagem efetuando a média entre os picos máximos e mínimos dos valores obtidos, quando o material for couro ou composto elastomérico; caso seja material têxtil- Verify the amount of force required to make the opening of the collage by averaging between the maximum and minimum peaks of the values obtained, when the material is leather or elastomeric compound; if it is textile material
fazer a média somente dos picos máximos;average only the maximum peaks;
- Anotar a média em laudo ou no corpo de prova.- Note the average in report or specimen.
Os resultados foram obtidos através da fórmula X/L=R; onde X= valor médio encontrado por cada corpo-de- prova, L= soma das larguras dos corpos-de-prova e R=Results were obtained by the formula X / L = R; where X = mean value found for each specimen, L = sum of specimen widths and R =
3 0 Resultado, kgF/cm.3 0 Result, kgF / cm.
Os equipamentos utilizados devem ser calibrados conforme manual do TPM ou conforme procedimento interno. 0 ângulo para abertura deve ser observado e respeitado, sendo de 90° com a horizontal. Compostos elastoméricos o procedimento de abertura deve ser interrompido na metade e reiniciado a fim de eliminar-se a tensão do material.Equipment used must be calibrated according to the TPM manual or internal procedure. The opening angle must be observed and respected, being 90 ° to the horizontal. Elastomeric compounds The opening procedure should be halved and restarted to eliminate material tension.
Os resultados obtidos seguem na tabela 1:The results obtained are shown in table 1:
Tabela 1 - Variabilidade dos Parâmetros deTable 1 - Variability of the parameters of
Processos em Função dos Resultados de Colagem ObtidosProcesses Based on Pasting Results Obtained
(ensaio 1) Parâmetros Inferiores à Condição Ideal de Processo (ensaio 2) Parâmetros Inferiores ã Condição Ideal de Processo (ensaio 3) Parâmetros na Condição Ideal de Processo (ensaio 4) Parâmetros Superiores à Condição Ideal de Processo (ensaio 5) Parâmetros Superiores à Condição Ideal de Processo Curva Reométrica da Borracha - Grau de Vulcanização - (min:s) 2 2,8 3 3,2 3,8 Espessura da Borracha (mm) 2 2,5 3,5 5 7 Temperatura da Borracha "Crua" (0C) 25 30 45 60 75 Gramatura da Camada de Adesivo/primer (g/cm2) 0, 025 0,05 0,1 0, 15 0,2 Viscosidade do Adesivo/primer (cPs) 2000 2500 2800 3200 3500 Teor de Sólidos do Adesivo/primer (% em peso) 12 15 18 20 22 Teor de Reticulante do Adesivo/primer (% em peso) O 1,5 3,0 3 ,5 5,0 Tempo de Secagem do Adesivo/primer (min) 5 10 15 25 30 Tempo de Vulcanização (S) 80 90 100 110 120 Pressão de Vapor na Vulcanização (Kgf/cm2) 7 8 9 10 11 Temperatura na Vulcanização (0C) 135 150 175 200 225 Viscosidade do Adesivo final (cPs) 2000 2500 2800 3200 3500 Teor de Sólidos do Adesivo Final (% em peso) 12 15 18 20 22 Teor de Reticulante do Adesivo Final (% em peso) 0,1 1 1,5 2 5 Resultados de Colagem (Kgf/cm) 4 4,3 4,5 4,2 4(Test 1) Parameters Less than Ideal Process Condition (Test 2) Parameters Less than Ideal Process Condition (Test 3) Parameters under Ideal Process Condition (Test 4) Parameters Greater than Ideal Process Condition (Test 5) Parameters Greater than Ideal Process Condition Rubber Rheumatic Curve - Vulcanization Degree - (min: s) 2 2.8 3 3.2 3.8 Rubber Thickness (mm) 2 2.5 3.5 5 7 Raw Rubber Temperature (0C) 25 30 45 60 75 Adhesive / Primer Layer Weight (g / cm2) 0.025 0.05 0.1 0, 15 0.2 Adhesive / Primer Viscosity (cPs) 2000 2500 2800 3200 3500 Content Adhesive / primer solids (wt%) 12 15 18 20 22 Adhesive / primer crosslinker content (wt%) O 1.5 3.0 3, 5 5.0 Adhesive / primer Drying Time (min) 5 10 15 25 30 Vulcanization Time (S) 80 90 100 110 120 Vulcanization Vapor Pressure (Kgf / cm2) 7 8 9 10 11 Vulcanization Temperature (0C) 135 150 175 200 225 Adhesive Viscosity Final Adhesive (cPs) 2000 2500 2800 3200 3500 Final Adhesive Solid Content (% by weight) 12 15 18 20 22 Final Adhesive Crosslinker Content (% by weight) 0.1 1 1.5 2 5 Bonding Results ( Kg / cm) 4 4.3 4.5 4.2 4
Dessa forma pode-se notar que há um pico deThus it can be noted that there is a peak of
resultados de colagem para os parâmetros presente no ensaio 3, onde acredita-se haver um efeito sinergístico das diversas etapas do presente exemplo e onde há um produto final com características superiores de adesão entre um elastômero e um substrato com um processo . considerado ambientalmente melhorado e economicamente viável devido principalmente a não haver a necessidade de se utilizar os processos de pré- tratamento de halogenação e/ou asperação. Adesões adequadas para o uso desses componentes como solados de tênis, dessa forma, são atingidas.bonding results for the parameters present in test 3, where there is believed to be a synergistic effect of the various steps of the present example and where there is a final product with superior adhesion characteristics between an elastomer and a substrate with a process. considered environmentally improved and economically viable mainly because there is no need to use halogenation and / or harsh pretreatment processes. Appropriate adhesions for the use of these components as tennis soles are thus achieved.
Cabe ressaltar ainda que, embora a invenção tenha sido descrita em relação ao que é atualmente considerado como a realização mais prática e preferida, deve ficar compreendido que a invenção não deve ser limitada à realização apresentada, mas ao contrário, se presta a cobrir várias modificações e arranjos equivalentes incluídos dentro do caráter e do âmbito das reivindicações anexas. Por conseguinte, o âmbito das reivindicações anexas deverá estar de acordo com uma interpretação mais ampla, de modo a abranger todas essas modificações e ajustes semelhantes.It should also be noted that while the invention has been described in relation to what is currently considered to be the most practical and preferred embodiment, it should be understood that the invention should not be limited to the presented embodiment, but rather lends itself to covering various modifications. and equivalent arrangements included within the character and scope of the appended claims. Accordingly, the scope of the appended claims should be in accordance with a broader interpretation to encompass all such similar modifications and adjustments.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BRPI1103271 BRPI1103271A2 (en) | 2011-07-27 | 2011-07-27 | adhesion process between at least one elastomer and at least one substrate and footwear comprising at least one elastomer and at least one substrate |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BRPI1103271 BRPI1103271A2 (en) | 2011-07-27 | 2011-07-27 | adhesion process between at least one elastomer and at least one substrate and footwear comprising at least one elastomer and at least one substrate |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
BRPI1103271A2 true BRPI1103271A2 (en) | 2013-07-23 |
Family
ID=48793690
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
BRPI1103271 BRPI1103271A2 (en) | 2011-07-27 | 2011-07-27 | adhesion process between at least one elastomer and at least one substrate and footwear comprising at least one elastomer and at least one substrate |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
BR (1) | BRPI1103271A2 (en) |
-
2011
- 2011-07-27 BR BRPI1103271 patent/BRPI1103271A2/en not_active Application Discontinuation
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
B03A | Publication of an application: publication of a patent application or of a certificate of addition of invention | ||
B06F | Objections, documents and/or translations needed after an examination request according art. 34 industrial property law | ||
B06V | Preliminary requirement: requests without searches performed by other patent offices: suspension of the patent application procedure | ||
B11B | Dismissal acc. art. 36, par 1 of ipl - no reply within 90 days to fullfil the necessary requirements |