NO311766B1 - Sammentrykkbare polyuretanblandinger som har minimal klebrighet - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse omhandler generelt en polyuretanblanding som er i høy grad deformerbar ved sammentrykking som ved sammenklemming, men vender tilbake til sin opprinnelige form når den den frigjøres, og er i tillegg tilnærmet klebefri.

Håndholdte, sammenklembare treningsinnretninger er vel kjent. Disse redskapene kan vanligvis klassifiseres i to grupper: de med høy kompressibilitet og de med høy elastisitet. Kittstoffer (putties) er typiske for redskaper med høy kompressibilitet og har dårlig til moderat elastisitet. Griffin, U.S. Pat. Nr. 3,413,243 beskriver en delvis sammentrykkbar ball som består av en blanding av forskjellige gummier som inneholder luftceller med innbyrdes forbindelse. Kaiser, U.S. Pat. Nr. 3,677,997, og Christy, U.S. Pat. Nr. 5,319,021 beskriver kittstoffer som kan sprette, basert på blandinger av organosiloksanboron-forbindelse. Scatterday, U.S. Pat. Nr. 5,190,504 beskriver en halv-elastisk gummibelagt ball med en ikke-elastisk partikulær kjerne.

Gummiballer eller fjærbelastede innretninger er eksempler på innretninger med høy elastisitet. Disse innretningene kan ofte ikke presses sammen til en slik grad at brukeren kan trene med full grad av bevegelighet, dvs. å bevege fingrene fra en vesentlig åpen posisjon til en posisjon hvor fingrene kun er noen få milli-meter fra håndflaten. I tillegg gir disse innretningene en økende returkraft ettersom redskapet blir mer og mer sammentrykket. Osher et al. (5,026,054), for eksempel, beskriver en elastisk, deformerbar ball, som består av en plastisert polymerkjerne og et fleksibelt polymerskall. Biddlecombe (4,840,370) beskriver en konveks kloss (block) av elastisk materiale som for eksempel polyuretanskum med kontrollerbar motstand, hvor det anvendes flere lag av polyuretan. Chen, U.S. Patenter Nr. 4,618,213 og 4,369,284, beskriver elastiske baller fremstilt av poly(styreneten-butylenstyren)triblokk-kopolymere og plastifiserende olje; oljen har imidlertid en tendens til å filtrere ut i hendene til brukeren, og derved søle til og til slutt for-årsake at ballen blir sprø.

Polyuretanblandinger er også kjent. Brauer, U.S. Pat. Nr. 4,008,197, beskriver en polyuretanblanding som inneholder 8 til 20 deler uretanpolymer, 60 til 75 deler mineralolje, og 10 til 25 deler bindemiddel (coupling agent). Jamison, U.S. Pat. Nr. 4,623,472, beskriver en blanding av isocyanforbindelse, polyol, kata-lysator og olje, hvor oljen utgjør minst 30 prosent.

Til tross for tallrike variasjoner på dagens fagområde, eksisterer det derfor fortsatt et behov for en håndholdt treningsinnretning som tilveiebringer høy kompressibilitet, høy elastisitet og konstant motstand gjennom hele spennvidden av innretningens sammentrykking, og som i tillegg også tilveiebringer en god følelse ved berøring. Blandingen i foreliggende oppfinnelse kan formes til en innretning som tilveiebringer en kompressibilitet, elastisitet og følelse ved å bli tatt på som er godt egnet for trening av brukerens hånd, håndledd og arm.

Et formål med foreliggende oppfinnelse er derfor å tilveiebringe en polyuretanblanding som har både høy kompressibilitet og høy elastisitet.

Et annet formål med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en polyuretanblanding av en masse for håndtrening som er komfortabel å holde og komfortabel å klemme sammen.

Et videre formål med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en polyuretanblanding formet i et materiale som har liten eller ingen klebrighet.

Enda et formål med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en polyuretanblanding av en masse som kan tåle autoklavering og påvirkning av en natriumhypoklorittløsning.

Enda et annet formål med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en blanding av en masse til håndtrening, hvori kraften som kreves for å sammen-trykke den forblir i det vesentlige konstant, fra ikke sammentrykket til fullstendig sammentrykket.

Minst ett eller flere av de foregående formål, sammen med fordelene for-bundet med disse sett i forhold til innretninger for håndtrening som er kjent på fagområdet, som vil bli tydeliggjort gjennom forklaringen som følger, er oppfylt gjennom oppfinnelsen, hvilket beskrives og fremmes som krav i det etterfølgende, minimal klebrighet.

Foreliggende oppfinnelse omfatter en polyuretanblanding, som omfatter 140 vektdeler av en polyol;

fra omtrent 50 til 70 vektdeler av en diisocyanforbindelse, hvor nevnte polyoler og diisocyanforbindelser velges fra gruppen bestående av reaktanter som evner å danne polyuretaner;

fra omtrent 1 til 30 vektprosent av en mykner basert på vekten til polyuretanblandingen; og

fra 0 til omtrent 100 vektdeler av et mineralfyllstoff, basert på 100 vektdeler av polyuretanblandingen, hvor mykneren er en mineralolje som reduserer klebrigheten til blandingen. Fig. 1 er en plantegning delvis i snitt som viser én utforming (form) av gjenstand fremstilt av polyuretanblandingen i foreliggende oppfinnelse; Fig. 2 er en perspektivtegning som viser en annen utforming av gjenstand fremstilt av polyuretanblandingen i foreliggende oppfinnelse; og Fig. 3 er en plantegning som viser en treningsinnretning fremstilt av polyuretanblandingen i foreliggende oppfinnelse, sammentrykket av brukerens hånd.

Foreliggende oppfinnelse er generelt rettet mot en polyuretanblanding. Blandingen er formbar og derav følger muligheten for en rekke forskjellige beskaffenheter, hvor runde, kulelignende former og sylindere er særskilt hensiktsmessige til treningsformål. I den hensikt å beskrive den foreliggende oppfinnelsen, er benevnelsen "innretning" valgt til å beskrive en særskilt type gjenstand og er ment å omfatte en sammenklembar gjenstand som er blitt formet til en beskaffenhet som egner seg til treningsformål; verken den særskilte form, for eksempel kulelignende, eller den spesiell anvendelsen av disse, er imidlertid en begrensning for oppfinnelsen.

Ved anvendelse blir innretningen klemt sammen i hånden, hvilket styrker grepet og muskulaturen i hånden, håndleddet og armen. Ved å fjerne den sammentrykkende kraften, vil innretningen vende tilbake til sin opprinnelige form. Selv om innretningen i foreliggende oppfinnelse kan anvendes som en treningsinnretning for friske individer, forventes det at innretningen først og fremst vil bli anvendt som et terapeutisk hjelpemiddel av pasienter som er rekonvalesenter etter sykdommer som svekker hånd, håndledd, arm eller en kombinasjon av disse. Innretningen i foreliggende oppfinnelse er i særdeleshet tilpasset for bruk av svekkede individer, ettersom det er mulig, i motsetning til sedvanlige skumgummi-baller, som er blitt anvendt som et billig hjelpemiddel for å styrke hånden, håndens grep i særdeleshet, å modifisere blandingen av polyuretanforbindelse ifølge foreliggende oppfinnelse for å oppnå og tilveiebringe en progressiv serie av innretninger, som varierer fra ett som krever svært lite styrke for å bli sammentrykket, til andre som krever mer styrke, i takt med den styrken som utvikles av brukeren. Denne teknikken er i særdeleshet egnet for pasienter som er rekonvalesenter etter en skade eller sykdom som forårsaker redusert gripestyrke og lignende bruk av hånden. Innretningen i foreliggende oppfinnelse er også godt egnet for anvendelse av en terapeut, ettersom det kan steriliseres ved autoklavering og/eller nedsenking i natriumhypokloritt-løsninger, som for eksempel CLOROX<®> etter anvendelse av en pasient.

Hittil har treningsinnretninger som håndholdes mislykkes i å tilveiebringe både høy kompressibilitet og høy elastisitet. Høy kompressibilitet ved krefter som er så lave at selv en svak hånd kan oppnå høy kompressibilitet er ønsket. Som tidligere beskrevet, mangler hittil kjente blandinger, av en masse som gir høy kompressibilitet, elastisiteten i foreliggende oppfinnelse. Silly Putty<®>, for eksempel, selv om den tilveiebringer høy kompressibilitet, deformeres etter sammenklemming, og forblir deformert etter at den frigjøres. Derfor må treningen stoppes etter hver sammenklemming, og Silly Putty<®> må formes på nytt til sin opprinnelige form. Tilsvarende kan tidligere materialer på fagområdet med høy elastisitet, som for eksempel en gummiball, bare trykkes delvis sammen.

En ideell håndtrener ville være én som ville tillate hånden å lukke seg fullstendig (full bevegelsesgrad), mens den samtidig møter motstand. Videre må det være mulig å produsere håndtreneren i gradinndelte motstandsnivåer. Håndtreneren må også kunne gjenvinne sin opprinnelige form raskt nok til å tillate en gjentagelse av øvelsen innen rimelig tid. De som er vel bevandret i kunsten å formulere polyuretan, er kjent med fremgangsmåter for å nærme seg dette "idealet" ved å variere de sedvanlige bestanddeler i polyuretanblandingen. Et ideelt sett av formuleringer ville bli fremstilt som baller med en diameter på omtrent to tommer (5,08 cm). Disse ballene ville bli deformert ved trykk på 26,787 kg/m<1>, 53,574 kg/m<1>, 89,29 kg/m<1> og 142,864 kg/m<1>. Disse ballene ville gjenvinne sin opprinnelige form i løpet av omtrent 20 sekunder. Det er kjent og beskrevet at polyuretan formulert til slike "mykhetsgrader" innebærer klebrige materialer. Det er oppdaget at tilsetninger av 1-30 vektprosent av mineraloljer kan gradvis redusere og til sist eliminere slik klebrighet.

Innretninger i foreliggende oppfinnelse omfatter varmeherdbare polymere fremstilt av polymere og prepolymere med svært høy molekylvekt. Særlig an-vendelige er polyuretaner som er resultater av reaksjonen av en polyol med en diisocyanforbindelse. Støkiometrisk sett er det kjent at det kreves 100 vektdeler diisocyanforbindelse til 140 vektdeler polyol, for å reagere alle hydroksylgruppene. I motsetning til de eksisterende polyuretanene, anvender imidlertid blandingene i foreliggende oppfinnelse isocyanforbindelse i en mengde som varierer mellom omtrent 50 og 70 vektdeler pr. 140 vektdeler polyol. Ettersom mengden av diisocyanforbindelse reduseres, blir blandingen bløtere, mer elastisk, men den blir også mer klebrig, eller klissen. Det anvendes fortrinnsvis polyoler og pre-polymeri-serte diisocyanforbindelser med høy molekylvekt (gjennomsnittsvekt) for å mini-mere antall kjedeender. Tradisjonelt anvendte dioler og diisocyanforbindelser kan gjerne anvendes i foreliggende oppfinnelse.

Det er uventet oppdaget at den uønskede klebrigheten i polyuretanblandingen formulert med mindre diisocyanforbindelse kan reduseres og i det vesentlige elimineres ved tilsetning av mineralolje. Den neste komponenten i polyuretanblandingen er følgelig mineralolje, som anvendes som en mykner. Mineralolje er en olje med lav viskositet, som er et biprodukt ved fraksjonering av hydrokarbon.

Den omfatter fra én opp til omtrent 30 vektprosent av polyuretanblandingen. Ettersom støkiometrien diisocyanforbindelse mot polyol senkes, det vil si mindre enn 70 vektdeler diisocyanforbindelse, kan prosentandelen av olje økes. Som et eksempel vises mengdene av diisocyanforbindelse pr. 140 vektdeler polyol i Tabell I for varierende relative prosentandeler av olje.

Ettersom mengden av diisocyanforbindelse økes fra 50 til 70 vektdeler, avtar blandingens kompressibilitet. Polyuretanblandingen katalyseres ved tilsetning av en kjent polyuretankatalysator, som for eksempel dibutyltinndilaurat i mengder som varierer fra 0,01 til omtrent 1 vektprosent, avhengig av ønsket reaksjonshastighet. Foretrukne vektsmidlere molekylvekter er de som er kjent for å fremstille kompressible, men likevel elastiske elastomere. Ettersom prosentandelen av olje økes, reduseres blandingens klebrighet. Ved omtrent 30 prosent tilførsel av olje, oppstår svelling (blooming), og innretningen ville således i tillegg kunne formuleres med farmasøytisk affektive mengder av medikamenter som for eksempel analgetikum, vitaminer, fuktighetsbevarere og lignende.

I tillegg til de forannevnte komponenter, kan polyuretanblandingen også omfatte fyllstoff som for eksempel kalsiumkarbonat, leirer og lignende, som bidrar til å gjøre blandingen stivere. Mengder som varierer fra omtrent 0 til omtrent 100 vektdeler kan tilsettes, basert på 100 vektdeler (phr) av polyuretanblandingen, med 10 til 50 som foretrukket, hvor anvendelse av fyllstoff er valgfritt. Fargestoff og pigmenter kan også tilsettes, i særdeleshet som en indikasjon på blandingens stivhet eller grad av motstand, samt for å bibringe et estetisk utseende til blandingen. Slike materialer er vel kjent på fagområdet. Mengder er ikke kritiske, ettersom de ikke har noen innvirkning på blandingens kompressibilitet eller elastisitet. Ytterligere valgfrie komponenter inkluderer vellukt, luktstoffer, gjen-luktstoffer (reodorants) og lignende.

Fremstilling av polyuretanblandingen i foreliggende oppfinnelse utføres som følger. Først blir alle komponenter avgasset under vakuum. Polyolen og alle andre komponenter unntatt diisocyanforbindelsen konsentratblandes. Konsentrat-blandingen avgasses under vakuum etter blanding, og 140 vektdeler av polyol og mengden som kreves av diisocyanforbindelse for hver ønsket grad av kompressibilitet blandes i omtrent 20 sekunder. Blandingen avgasses raskt under vakuum, helles over i en egnet støpeform, og herdes ved 220°F (104°C) i fire timer, fjernes fra støpeformen og etterherdes deretter ved 220°F (104°C) i fire timer. De avkjølte gjenstandene blir deretter pudret eller rullet i talkum eller maismel for å fjerne eventuelle klebrige rester og etterlate dem tørre og fløyelsaktige å ta på.

For å demonstrere anvendelsen av foreliggende oppfinnelse, ble fire eksempler, hver med forskjellig stivhet, fremstilt etter formuleringene som vist i

Den nødvendige kraften for å redusere diameteren i en to tommers ball (5,08 cm) til én tomme (2,54 cm) ble målt i pund (kg) og vises i Tabell III herunder. Det skal oppfattes at dette kun er en målt egenskap og at ballen, eller annen innretning, kan trykkes sammen til mer enn 50 prosent av sin opprinnelige diameter eller størrelse og fortsatt vende tilbake til sitt hvilestadium når kraften fjernes.

En annen fordel ved foreliggende oppfinnelse er at mikrobølgeovn kan anvendes på polyuretanblandingen for å tilføre innretningen varmeterapi ved bruk.

Med referanse nå til tegningene, vises en treningsinnretning ifølge foreliggende oppfinnelse i Fig. 1 som en rund ball 10 av fast stoff, som omfatter polyuretanblandingen i foreliggende oppfinnelse, belagt med et tynt lag av talkum 11 eller liknende, for å redusere klebrighet. Gjenstanden er selvfølgelig ikke be-grenset til fremstilling som en kulelignende form. En alternativ form på innretningen er for eksempel en sylinder 12 av fast stoff, som også kan bære et belegg av talkum 13, eller lignende substans for å redusere klebrighet. Én typisk anvendelse av innretningen vises i Fig. 3, hvori ballen 10 er klemt sammen inni en hånd, slik at den trykkes sammen til omtrent halvparten av sin opprinnelige diameter. Når hånden slippes opp, vender ballen 10 tilbake til sin opprinnelige kulelignende form, takket være dens elastisitet, og fordi polyuretanblandingen ikke er klisset eller klebrig, vil ballen ikke klebe seg til håndens fingre.

Selv om en treningsinnretning er avbildet, inkludert kulelignende og sylindriske former, skal det oppfattes at polyuretanblandingen lett kan formes til en rekke andre former og beskaffenheter avhengig av hvilken form for trening som ønskes. Som beskrevet ovenfor, kan formuleringen av den fremstilte innretningen varieres for å tilveiebringe en progressiv serie av kompressibilitet, som vist i Tabell III, for å kunne ta hensyn til enten flere brukere, eller en nødvendig progresjon i muskelutvikling, rehabilitering, eller lignende. Innretningene kan dessuten anvendes til andre former for trening enn kun bearbeiding av hånden, på grunn av blandingens kompressibilitet og elastisitet, samt dens manglende klebrighet. Tilsvarende kan polyuretanblandingene i foreliggende oppfinnelse anvendes til å fremstille andre gjenstander eller innretninger enn treningsutstyr.

Basert på foregående beskrivelse, skulle det nå være tydelig at anvendelsen av polyuretanblandingen av massen, samt innretningen formet derav, som heri beskrevet, vil oppfylle de ovenfor beskrevne mål. Det skulle også være tydelig for fagmenn på området at blandingene i foreliggende oppfinnelse kan fremstilles i forskjellige typer beskaffenhet. Tilsvarende kan polyuretanblandingene formuleres slik at de tilveiebringer en serie med forskjellig trykk-motstand.

Claims (6)

1. En polyuretanblanding, omfattende 140 vektdeler av en polyol; fra omtrent 50 til 70 vektdeler av en diisocyanforbindelse, hvor nevnte polyoler og diisocyanforbindelser velges fra gruppen bestående av reaktanter som evner å danne polyuretaner; fra omtrent 1 til 30 vektprosent av en mykner basert på vekten til polyuretanblandingen; og fra 0 til omtrent 100 vektdeler av et mineralfyllstoff, basert på 100 vektdeler av polyuretanblandingen, hvor mykneren er en mineralolje som reduserer klebrigheten til blandingen.

2. Polyuretanblanding ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter 140 vektdeler av nevnte polyol; 60 vektdeler av nevnte diisocyanforbindelse, og 7 vektprosent av en mykner basert på vekten til polyuretanblandingen.

3. Polyuretanblanding ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter 140 vektdeler av nevnte polyol; 57,5 vektdeler av nevnte diisocyanforbindelse; og 8 vektprosent av en mykner basert på vekten til polyuretanblandingen.

4. Polyuretanblanding ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter 140 vektdeler av nevnte polyol; 55 vektdeler av nevnte diisocyanforbindelse; og 9 vektprosent av en mykner basert på vekten til polyuretanblandingen.

5. Polyuretanblanding ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter 140 vektdeler av nevnte polyol; 53 vektdeler av nevnte diisocyanforbindelse; og 10 vektprosent av en mykner basert på vekten til polyuretanblandingen.

6. Polyuretanblanding ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte mineralfyllstoff i blandingen velges fra gruppen bestående av kalsiumkarbonat og leirer.