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Title:
METHOD FOR PRODUCING A SPONGE BASED ON POLYURETHANE FOAM CONTAINING COPPER NANOPARTICLES AS A BACTERICIDAL AND FUNGICIDAL ADDITIVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/106363
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for producing sponges based on polyurethane foam with a high absorption capacity and a modified level of toxicity, to which copper nanoparticles have been added to ensure the antibacterial capacity thereof.

Inventors:
TAMAGNINI VITTORIO (CL)
Application Number:
CL2014/000047
Publication Date:
July 23, 2015
Filing Date:
September 16, 2014
Export Citation:
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Assignee:
VIRUTEX ILKO S A (CL)
International Classes:
C08K3/08; B82B3/00; B82Y30/00; C08J9/35; C08L75/04
Domestic Patent References:
WO2011103046A12011-08-25
Foreign References:
US20120322903A12012-12-20
US4937273A1990-06-26
EP1486523A12004-12-15
Other References:
J. P . RUPARELIA ET AL.: "Strain specificity in antimicrobial activity of silver and copper nanoparticles", ACTA BIOMATERIALIA, vol. 4, no. 3, 1 May 2008 (2008-05-01), pages 707 - 716, XP022588851
Attorney, Agent or Firm:
DE LA BARRA GILI, Patricio et al. (CL)
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Claims:
REIVINDICACIONES

1. - Un procedimiento para la elaboración de esponjas en base a espuma de poliuretano, con alta capacidad de absorción y modificada en su nivel de toxicidad, CARACTERIZADO porque para asegurar su capacidad antibacteriana se le han agregado nano partículas de cobre y su preparación comprende los siguientes compuestos:

I) Poliol: alcohol poliéter de cadena larga.;

II) 2,4- y 2,6-Toluen-diisocianato TDI(80:20), como reactivo;

III) Agua, reacciona con el TDI, como agente soplante;

IV) Silicona: polidimetilsiloxano, surfactante no hidrolizable;

V) Amina: Tn'etilendiamina al 33% en glicol de polipropileno, catalizador;

VI) Amina: bis (dimetilaminoetil) éter, 70% en glicol de dipropileno, catalizador;

VII) Octoato de estaño: Sal de estaño II del ácido 2-etilhexoico como catalizador;

VIII) Colorantes: Tinturas solubles en poliol; y

IX) Aditivos: Bactericida, funguicida y bactericida.

2. - El procedimiento para la elaboración de esponjas en base a espuma de poliuretano con nano partículas de cobre de acuerdo con la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque los compuestos son mezclados en una máquina que comprende un túnel, el cual tiene las paredes y piso, recubiertos con papel kraft y una lámina de polietileno, además, el piso del túnel avanza a una velocidad de dosificación pre-establecida recibiendo los compuestos de la mezcla, luego una vez terminada la mezcla de los mismos y formado un bloque de espuma, el cual tiene un peso aproximado de 270 kilogramos, este bloque es transportado en una sola pieza hasta terminar en una cortadora o guillotina

3. - El procedimiento para la elaboración de esponjas en base a espuma de poliuretano con nano partículas de cobre de acuerdo con la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque los compuestos de la mezcla son los siguientes: I) Poliol a razón de 146,51 kg./minuto;

II) El TDI es agregado a razón de 78,66 Kg./min;

III) El agua es agregado a razón de 5,88 Kg./minuto;

IV) La amina I es agregado a razón de 0,588 Kg./min.;

V) La silicona L 603 es agregado a razón de 1 ,235 Kg./min.;

VI) El Octoato I es agregado a razón de 0,382 Kg./Min.;

VII) El pigmento amarillo es agregado a razón de 2,588 Kg./Min.;

VIII) El colorante naranja es agregado a razón de 0,009 Kg./Min. y

IX) El bactericida y/o germicida se agregan a razón de 0,323 Kg./Min; De esta forma se obtiene un bloque de espuma con un peso 270

Kilogramos.

4. - El procedimiento para la elaboración de esponjas en base a espuma de poliuretano con nano partículas de cobre de acuerdo con la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque el bactericida y/o germicida que es agregado son nano partículas de cobre en una proporción de 0,323 Kg. de nano partículas de cobre por minuto de avance del túnel.

5. - El procedimiento para la elaboración de esponjas en base a espuma de poliuretano con nano partículas de cobre de acuerdo con la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque una vez salida del mezclador la mezcla pasa a una batea de acumulación y distribución pasando luego a un túnel de crecimiento y expansión, dicho túnel tiene sus paredes inferior y laterales, recubiertas con papel Kraft y una lámina de polietileno.

6. -EI procedimiento para la elaboración de esponjas en base a espuma de poliuretano con nano partículas de cobre de acuerdo con la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque la espuma en el interior del túnel de expansión se desplaza como un solo bloque de acuerdo con el diseño del túnel, hasta llegar a una guillotina o cortadora.

7. - El procedimiento para la elaboración de esponjas en base a espuma de poliuretano con nano partículas de cobre de acuerdo con la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque la guillotina o cortadora troza el bloque de espuma en tamaños de esponja predeterminados, los que luego son sometidos a un procedimiento de curado por espacio de 24 horas.

8.- El procedimiento para la elaboración de esponjas en base a espuma de poliuretano con nano partículas de cobre de acuerdo con la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque una vez concluido el curado de las esponjas estas están listas para ser envasadas y comercializadas.

Description:
PROCEDIMIENTO PARA ELABORAR UNA ESPONJA EN BASE A ESPUMA DE POLIURETANO LA CUAL CONTIENE NANO PARTÍCULAS DE COBRE COMO ADITIVO BACTERICIDA Y FUNGUICIDA

La presente invención tiene relación, con un procedimiento para la elaboración de esponjas en base de espuma de poliuretano, modificada en su nivel de toxicidad y en sus características anti-bacterianas, por medio de la adición de un compuesto anti-bacteriano en base a nano partículas de cobre.

Antecedentes de la Invención

Los materiales sólidos capaces de absorber una cantidad de agua y/o fluidos acuosos, se vienen utilizando hace mucho tiempo en diversas aplicaciones, de tales materiales en el arte previo.

Para ello, eran utilizadas esponjas naturales, en diversas aplicaciones en las cuales es necesaria la cualidad de absorción de un importante volumen de líquido respecto de su tamaño y peso. Sin embargo las esponjas naturales han sido desde hace tiempo reemplazadas por esponjas sintéticas. Las ventajas de las esponjas sintéticas son variadas, entre otras, un abastecimiento asegurado, pueden ser elaboradas en diversos tamaños y formas de acuerdo con su aplicación y un menor costo. Dichas esponjas sintéticas pueden ser elaboradas desde una variedad de materiales poliméricos que incluyen; los vinilos, viscosa, celulosa, goma, y poliuretano entre otros.

Una esponja es un utensilio empleado, entre otras aplicaciones, para la higiene corporal o la limpieza de otro tipo de superficies, debido a su capacidad de absorción de agua u otros productos líquidos.

La esponja, es un material poroso que puede ser elaborado desde fibras celulósicas o de polímeros plásticos (generalmente poliuretano). Existen como se ha sido previamente indicado, esponjas naturales, utilizadas en labores de higiene, aunque principalmente se utilizan para la limpieza facial o corporal.

Las esponjas en el baño, se emplean para distribuir el jabón por el cuerpo durante las actividades ordinarias de higiene. Además se pueden utilizar para el lavado de la vajilla o utensilios, las que consisten en algunos casos, de una combinación de esponja y estropajo de modo que se pueden emplear indistintamente una u otro.

La presente invención tiene relación con esponjas elaboradas en base a poliuretano, el que fue descubierto y patentado en el año 1937, mediante la Patente Imperial N° DRP-728.981 del 13 de Noviembre de 1937, a nombre de Otto Bayer.

Una variación posible del procedimiento de elaboración del poliuretano en los 76 años transcurridos desde su descubrimiento, ha sido en 1952, Bayer patentó el oltopren©, en 1955 el Desmopan©, entre las muchas patentes relacionadas con el poliuretano, a continuación se citan algunas; la solicitud de patente inglesa UK 20130276352, la patente norteamericana US 4.985.467 otorgada a D. Kelly y otros, la patente norteamericana US 6.136.878, otorgada a Sharon Free y otros.

Usualmente las espumas de poliuretano son preparadas por medio de la reacción de poli-isocianato con un compuesto poli-hidroxi, en presencia de agua, la que actúa como agente burbujeante o soplante. El agua reacciona con los grupos isocianatos, liberando dióxido de carbono CO2, gas que conforma las celdillas o burbujas atrapadas, una vez que el poliuretano ha curado.

Además, de las patentes citadas, se puede agregar las a continuación, relacionadas con el poliuretano y la preparación de espuma, la patente norteamericana US 4.104.435 J.C. Ballestero y otros, describe una esponja sintética que comprende un material espumado resiliente. La patente la patente norteamericana US 4.717.738, Masao Fukuda y otros, describe un poliuretano en base a resina basado en un hidroxilo que contiene un polímero poliol. La patente norteamericana US 4.725.629 Chad Garvey, que describe una espuma de poliuretano súper absorbente, basada en una red polimérica interconectada con un poliuretano de enlaces cruzados y un polímero de enlaces cruzados que contiene una pluralidad de segmentos de cadena, conformados por grupos funcionales que contienen unidades repetidoras que pueden ser iguales o diferentes.

Descripción de la Invención

En el arte previo se han otorgado una importante cantidad de patentes, las que describen modificaciones en la preparación de espuma de poliuretano para sus distintas aplicaciones, en las cuales, el material debe contar con condiciones de excepción, como bactericidas, fungicidas, anti-moho, además de una baja toxicidad, para lo cual en el estado del arte se emplean compuestos y sustancias tales como dimetilhidantoína, compuestos de amonio cuaternario, bisdimetilaminoetiléter, zeolita conteniendo plata, aceites héteros o fenoles, clorofenol e isotiazoles, compuestos para la disociación del formaldehído como dimetilol-hidantoína o sales de cobre o de zinc, compuestos que poseen acción como se ha indicado, bactericida, funguicida, ignífuga y/o anti-moho, etc.

La mayoría de los compuestos previamente señalados citados son altamente tóxicos para el ser humano y difíciles de manipular durante la preparación de la espuma de poliuretano, considerando las grandes cantidades requeridas para ello, siendo necesario casi, en su mayoría, procedimientos y cuidados especiales para la manipulación de dichos elementos.

La presente invención soluciona el problema previamente señalado por medio del uso de "nano partículas de cobre" como agente bactericida y funguicida, el cual no presenta riesgos para el ser humano, simplificando de este modo la preparación de la espuma de poliuretano que contiene las nano partículas de cobre.

En el caso de la presente invención, la preparación de la espuma base, tanto para las esponjas como de otros productos que se mencionan, no reviste grandes diferencias con las modalidades empleadas en el arte previo, dicha espuma es preparada a partir de una mezcla de un poli-alcohol de alto peso molecular al que se le agrega, Diisocianato de Tolueno (DIT) y agua. La mezcla es realizada en presencia de catalizadores amínicos, metálicos y silicona, en cantidades reducidas.

Cierto tipo de espumas, son elaboradas agregando colorantes solubles a la mezcla.

Algunas espumas, requieren características física determinadas, como por ejemplo alta dureza, estas son elaboradas con variaciones del Poliol básico y de los catalizadores, como aminas o siliconas especiales.

El producto final que se obtiene, es una espuma de poliuretano estable, flexible, resiliente, no tóxica, apta para laminarse en espesores delgados, susceptible de ser utilizada en colchones, acolchados, industria del calzado, cojinería tapicería, aislación, protección de golpes y posible de ser cortada para la fabricación de esponjas de un menor tamaño, etc.

La espuma es sometida a un tratamiento con un retardante de llama o ignífugo, como su nombre lo indica, lo que la hace difícil de arder y resiste, sin combustionar ante posibles quemaduras de cigarrillos o fósforos encendidos, etc.

Descripción Detallada de la Invención

A continuación, se detallan los elementos que forman parte de la composición de la espuma, los que además son detallados en la Tabla 1 de la presente Memoria Descriptiva;

I) Poliol: alcohol poliéter de cadena larga reactivo principal, el cual con sus radicales OH se une al TDI(Toluen diisocianato) para formar la espuma.

II) 2,4- y 2,6-Toluen diisocianato TDI (80:20), reactivo, el cual con sus grupos CN se une al poliol para formar la espuma.

III) Agua, que reacciona con el TDI, y como agente soplante, libera gas CO2, el cual forma las burbujas necesarias para formar la estructura celular o celdillas en la espuma.

IV) Silicona: polidimetilsiloxano, surfactante no hidrolizable, disminuye la tensión superficial del poliol, mejorando su capacidad de reacción; aumenta adicionalmente la resistencia de las paredes de las celdas, impidiendo que la espuma colapse.

V) Amina: Trietilendiamina al 33% en glicol de polipropileno, actúa como catalizador de la reacción entre el TDI y el agua.

VI) Amina: bis (dimetilaminoetil)éter, 70% en glicol de dipropileno, actúa como catalizador de la reacción.

VII) Octoato de estaño: Sal de estaño II del ácido 2-etilhexoico actúa como catalizador de la reacción entre el poliol y el TDI, reacción conocida como gelificación de la espuma.

VIII) Colorantes: Tinturas solubles en poliol, tiñen la espuma de diversos colores, sin afectar la composición química.

IX) Aditivos: Bactericidas, partículas de nano cobre, además pueden ser agregados, anti hongos y agentes ignífugos. Tabla 1

Densidad 21 ANC

Procedimiento de Elaboración

Para la preparación de la espuma en planta, existen dos procedimientos, a saber;

Procedimiento continuo, con dosificación automática en máquina mezcladora-pre formadora.

Procedimiento de lotes o batch, empleando reactor y moldes, con dosificación manual.

Considerando que el procedimiento de preparación de espuma es ampliamente conocido en el arte, se describirá solamente uno de los procedimientos de preparación de espuma, el cual produce como resultado un bloque de espuma de un peso aproximado de 270 kilogramos. La descripción del procedimiento de fabricación continuo es la siguiente:

Se dispone de la materia prima o componentes, en estanques o depósitos, que cuentan con sus respectivas bombas y desde ellos, de acuerdo a una dosificación preestablecida, se envían por tuberías dichos compuestos a la máquina mezcladora. La espuma en formación pasa desde la mezcladora, a una batea de acumulación y distribución, pasando luego al túnel de crecimiento y expansión.

Dicho túnel tiene las paredes y piso, recubiertas con papel kraft y una lámina de polietileno, además, el piso del túnel avanza a una velocidad de dosificación pre-establecida recibiendo los compuestos de la mezcla, luego una vez terminada la mezcla de los mismos y formado un bloque de espuma, el cual tiene un peso aproximado de 270 kilogramos, este bloque es transportado en una sola pieza hasta terminar en una cortadora o guillotina.

Al llegar a la cortadora o guillotina, la espuma está lo suficientemente firme para ser guillotinada en los tamaños pre-establecidos requeridos para formar las esponjas.

La espuma ya cortada, es enviada posteriormente, a los patios de "curado", por medio de grúas horquillas acondicionadas especialmente, para ser sometida a un procedimiento de "curado" de 24 horas de duración aproximadamente. Luego de este curado, la espuma está lista para su almacenamiento y comercialización.