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ES3034831T3 - Absorbent polymeric material, method for producing same and uses thereof - Google Patents

Absorbent polymeric material, method for producing same and uses thereof

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Publication number
ES3034831T3
ES3034831T3 ES16805502T ES16805502T ES3034831T3 ES 3034831 T3 ES3034831 T3 ES 3034831T3 ES 16805502 T ES16805502 T ES 16805502T ES 16805502 T ES16805502 T ES 16805502T ES 3034831 T3 ES3034831 T3 ES 3034831T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
polymeric material
mol
mixtures
acid
isocyanate
Prior art date
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Active
Application number
ES16805502T
Other languages
Spanish (es)
Inventor
Oliveira Nelson Duarte Mendes
Oliveira Bruno Alexandre Couto
Ribeiro Igor Alexandre Vieira
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Possible Answer S A
Original Assignee
Possible Answer S A
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Possible Answer S A filed Critical Possible Answer S A
Priority claimed from PCT/IB2016/056289 external-priority patent/WO2017068513A1/en
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Publication of ES3034831T3 publication Critical patent/ES3034831T3/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)

Abstract

La presente divulgación se refiere a un material polimérico con propiedades expansivas y a su producción, que puede incorporarse en productos y equipos de protección para absorber la energía del impacto en una colisión. Este material puede utilizarse en cascos para motociclistas y deportistas, chalecos antibalas, rodilleras, coderas, calzado de protección y cualquier otro producto de protección personal. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)This disclosure relates to a polymeric material with expansive properties and its production, which can be incorporated into protective products and equipment to absorb impact energy in a collision. This material can be used in helmets for motorcyclists and athletes, bulletproof vests, knee pads, elbow pads, protective footwear, and any other personal protective product. (Automatic translation with Google Translate, no legal value)

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Material polimérico absorbente, método para producir el mismo y usos del mismo Absorbent polymeric material, method for producing the same and uses thereof

Campo técnicoTechnical field

La presente divulgación se refiere a un material polimérico con propiedades dilatantes y la producción del mismo, de modo que se puede incorporar en productos/equipos de protección para absorber la energía de impacto resultante de una colisión. La invención se expone en el conjunto adjunto de reivindicaciones. The present disclosure relates to a polymeric material with dilatant properties and its production, such that it can be incorporated into protective products/equipment to absorb the impact energy resulting from a collision. The invention is set forth in the attached set of claims.

Antecedentes técnicosTechnical background

Los productos y equipo protectores son extremadamente importantes y vitales para la seguridad y protección de personas para prevenir daño o lesiones graves resultantes de un impacto o colisión. Protective products and equipment are extremely important and vital to the safety and protection of people to prevent serious damage or injury resulting from an impact or collision.

En las últimas décadas, el desarrollo de materiales protectores ha experimentado un avance tecnológico principal en donde diversos tipos de materiales se usan actualmente, tal como: espumas, fibras y materiales compuestos poliméricos. A pesar del gran esfuerzo en el desarrollo, los materiales usados no previenen de forma eficaz el daño/lesiones colaterales resultantes de impactos. Esta situación se produce porque los materiales usados no poseen suficiente capacidad para absorber la energía de impacto que surge que una colisión, esta energía la absorbe el cuerpo de los usuarios, produciendo lesiones graves o incluso la muerte. Además, estos tipos de materiales usados son genéricamente pesados, rígidos, bastante inflexibles y bastante no ergonómicos. In recent decades, the development of protective materials has experienced significant technological advancements, with various types of materials currently being used, such as foams, fibers, and polymer composites. Despite significant development efforts, the materials used do not effectively prevent collateral damage/injuries resulting from impacts. This situation occurs because the materials used do not have sufficient capacity to absorb the impact energy that arises during a collision; this energy is absorbed by the user's body, causing serious injuries or even death. Furthermore, these types of materials are generally heavy, rigid, quite inflexible, and quite unergonomic.

El uso de este tipo de materiales tiene diferentes enfoques para la absorción de la energía de impacto en los productos protectores. En el caso de fibras y materiales compuestos poliméricos, estos tienen el objetivo de no penetración/perforación, no prevenir la desviación y, en algunos casos, se produce la ruptura total de las fibras y materiales compuestos poliméricos. En el caso de espumas, el objetivo de las mismas es la absorción de la energía de impacto causada por el choque, pero no previenen la perforación; el uso de materiales que tienen propiedades dilatantes (fluido no newtoniano) es con vista a la reacción de los materiales cuando los últimos se someten a impactos, mejorando significativamente la capacidad de absorción de la energía de impacto de los productos protectores. The use of these types of materials has different approaches to absorbing impact energy in protective products. In the case of fibers and polymer composites, these are intended to prevent penetration/perforation, do not prevent deflection, and, in some cases, result in complete rupture of the fibers and polymer composites. In the case of foams, their purpose is to absorb impact energy caused by impact, but they do not prevent perforation. The use of materials with dilatant properties (non-Newtonian fluids) is intended to encourage the materials to react when subjected to impact, significantly improving the impact energy absorption capacity of protective products.

Recientemente, ha habido un fuerte interés en investigación y desarrollo en el uso de fluidos dilatantes como un material para incorporarse en un producto protector personal. Los fluidos no newtonianos con frecuencia se denominan materiales dilatantes. Los fluidos dilatantes son materiales cuyas propiedades dependen solamente de la intensidad de la tensión aplicada, es decir, estos materiales demuestran un aumento en la viscosidad con el aumento en la tensión aplicada. La dilatancia es una propiedad reológica común a varios sistemas poliméricos, aunque no se produce en polímeros puros y, a diferencia de la pseudoplasticidad, depende del sistema polimérico considerado: solución, suspensión, dispersión o emulsión, y no está restringida a un tamaño de partícula específico. Recently, there has been a strong research and development interest in the use of dilatant fluids as a material to be incorporated into personal protective equipment. Non-Newtonian fluids are often referred to as dilatant materials. Dilatant fluids are materials whose properties depend solely on the intensity of the applied stress; that is, these materials demonstrate an increase in viscosity with increasing applied stress. Dilatance is a rheological property common to several polymer systems, although it does not occur in pure polymers and, unlike pseudoplasticity, depends on the polymer system considered: solution, suspension, dispersion, or emulsion, and is not restricted to a specific particle size.

El desarrollo de fluidos dilatantes y la combinación de los mismos con varios tipos de materiales también se ha estudiado. La combinación entre fibras de Kevlar y mezclas coloidales usando polietilenglicol (PEG) y nanopartículas de sílice, talco y poli(metacrilato de metilo) (PMMA) permite aumentar la protección contra el impacto. Las soluciones coloidales, tal como arcilla, cuarzo, óxido de hierro, esquisto calcáreo, dióxido de titanio, alúmina, hematita y sulfato de bario ya se han estudiado. También es posible obtener fluidos no newtonianos con células sanguíneas, almidón y trigo y almidón de maíz. También se han usado polímeros para producir soluciones coloidales; en este caso nanopartículas de cloruro de polivinilo (PVC), poli(estireno-co-acrilonitrilo) (PS-AN), poliestireno (PS), poli(metacrilato de metilo) (PMMA), poli(estireno-acrilato de etilo) (PS-EA) y nanofibras de carbono, poli(t-butilestireno) en aceite mineral (3 g/dl), datos de suspensión de copolímero estireno-acrilato de metilo (15% en volumen) en soluciones acuosas de poli(ácido acrílico) (1% en peso). Otras soluciones coloidales estudiadas en la bibliografía eran la mezcla de nanoesferas de poli(estireno-ácido acrílico) y polietilenglicol. En el mismo estudio, se evaluó la mezcla de nanoesferas de poli(estireno-ácido acrílico-divinilbenceno) el mismo líquido. Otros materiales dilatantes son siliconas poliméricas, tal como los siloxanos, borato, o poliborodimetilsiloxano (PBDMS) en poliuretano o elastómeros sintéticos. The development of dilatant fluids and their combination with various types of materials has also been studied. The combination of Kevlar fibers and colloidal mixtures using polyethylene glycol (PEG) and silica, talc, and polymethyl methacrylate (PMMA) nanoparticles allows for increased impact protection. Colloidal solutions such as clay, quartz, iron oxide, limestone shale, titanium dioxide, alumina, hematite, and barium sulfate have already been studied. Non-Newtonian fluids can also be obtained with blood cells, starch, wheat, and corn starch. Polymers have also been used to produce colloidal solutions; In this case, polyvinyl chloride (PVC) nanoparticles, poly(styrene-co-acrylonitrile) (PS-AN), polystyrene (PS), poly(methyl methacrylate) (PMMA), poly(styrene-ethyl acrylate) (PS-EA) and carbon nanofibers, poly(t-butylstyrene) in mineral oil (3 g/dl), suspension data of styrene-methyl acrylate copolymer (15% by volume) in aqueous solutions of poly(acrylic acid) (1% by weight). Other colloidal solutions studied in the literature were the mixture of poly(styrene-acrylic acid) nanospheres and polyethylene glycol. In the same study, the mixture of poly(styrene-acrylic acid-divinylbenzene) nanospheres in the same liquid was evaluated. Other dilatant materials are polymeric silicones, such as siloxanes, borate, or polyborodimethylsiloxane (PBDMS) in polyurethane or synthetic elastomers.

El documento EP1897609 A2 se refiere a un material compuesto que comprende un fluido no newtoniano, en donde se combina con un material inmiscible o parcialmente miscible y en donde el fluido no newtoniano comprende un fluido de suspensión y partículas suspendidas que tienen una dimensión de menos de 10 pm. EP1897609 A2 relates to a composite material comprising a non-Newtonian fluid, wherein it is combined with an immiscible or partially miscible material and wherein the non-Newtonian fluid comprises a suspending fluid and suspended particles having a dimension of less than 10 pm.

El documento WO2004103231 A1 describe un producto capaz de disipar energía cinética de un objeto en movimiento, tal como un proyectil, y comprende un material que tiene fibras, en donde estas están impregnadas con partículas (polímeros, óxidos, minerales) suspendidos en un solvente. Estas fibras pueden ser de aramida, carbono, nailon, polietileno de alto peso molecular, o vidrio. Document WO2004103231 A1 describes a product capable of dissipating kinetic energy from a moving object, such as a projectile, and comprises a material having fibers impregnated with particles (polymers, oxides, minerals) suspended in a solvent. These fibers can be made of aramid, carbon, nylon, high molecular weight polyethylene, or glass.

El documento WO2008115636 A2 describe la producción de fibras de plástico huecas en donde se incorpora un fluido dilatante, los fluidos usados se basan en sistemas coloidales, más específicamente una mezcla entre polietilenglicol (PEG) y polvo de sílice. Document WO2008115636 A2 describes the production of hollow plastic fibers in which a dilatant fluid is incorporated, the fluids used are based on colloidal systems, more specifically a mixture of polyethylene glycol (PEG) and silica powder.

El documento US20050037189 A1 consiste en describir un fluido dilatante capaz de ser encapsulado en una matriz elastomérica, más específicamente en una espuma que tiene células cerradas, en donde el fluido dilatante es una mezcla de una espuma de poliuretano con poliborodimetilsiloxano (PBDMS) incorporado en una espuma de poliuretano elastomérica. La empresa BAE Systems está intentando desarrollar una solución que combina fibras de Kevlar con fluidos dilatantes (este fluido está compuesto de etilenglicol y sílice). Document US20050037189 A1 describes a dilatant fluid capable of being encapsulated in an elastomeric matrix, more specifically in a closed-cell foam, where the dilatant fluid is a mixture of a polyurethane foam with polyborodimethylsiloxane (PBDMS) incorporated into an elastomeric polyurethane foam. BAE Systems is attempting to develop a solution that combines Kevlar fibers with dilatant fluids (this fluid is composed of ethylene glycol and silica).

El documento US20070256597 divulga poli(ureauretano)s que incluyen un producto de reacción de componentes que comprenden: (a) aproximadamente 1 equivalente de al menos un poliisocianato; (b) de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 0,9 equivalentes de al menos un poliol ramificado que tiene de 4 a 18 átomos de carbono y al menos 3 grupos hidroxilo; (c) de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 0,9 equivalentes de al menos un diol alifático que tiene de 2 a 18 átomos de carbono; y (d) al menos un agente de curado de amina, en donde los componentes del producto de reacción están esencialmente libres de poliéster poliol y poliéter poliol; composiciones, recubrimientos y artículos hechos de los mismos y métodos de hacer los mismos. US20070256597 discloses poly(ureaurethane)s including a reaction product of components comprising: (a) about 1 equivalent of at least one polyisocyanate; (b) from about 0.1 to about 0.9 equivalents of at least one branched polyol having 4 to 18 carbon atoms and at least 3 hydroxyl groups; (c) from about 0.1 to about 0.9 equivalents of at least one aliphatic diol having 2 to 18 carbon atoms; and (d) at least one amine curing agent, wherein the reaction product components are essentially free of polyester polyol and polyether polyol; compositions, coatings and articles made thereof and methods of making the same.

Sin embargo, en los casos citados hay situaciones en donde el fluido dilatante debe estar contenido o envuelto en un tipo de tejido o material y, debido a la naturaleza del mismo, no es autosuficiente, los productos resultantes tienen poca flexibilidad y, en otros casos citados, los procesos de fabricación son relativamente complejos y caros. However, in the cases cited there are situations where the dilatant fluid must be contained or wrapped in a type of fabric or material and, due to its nature, it is not self-sufficient, the resulting products have little flexibility and, in other cases cited, the manufacturing processes are relatively complex and expensive.

Estos documentos ilustran el problema técnico que se tiene que resolver mediante la presente divulgación. These documents illustrate the technical problem to be solved by this disclosure.

Descripción generalOverview

La invención se define por un material polimérico y un proceso como define en las reivindicaciones 1 y 13, respectivamente. La presente divulgación se refiere a materiales poliméricos absorbentes de energía usados en sistemas diseñados para protección personal, específicamente equipo protector, y el respectivo proceso para la obtención de los mismos recurriendo a materiales que tienen propiedades dilatantes. La presente divulgación también se refiere al proceso para la obtención del material polimérico absorbente de energía. The invention is defined by a polymeric material and a process as defined in claims 1 and 13, respectively. The present disclosure relates to energy-absorbing polymeric materials used in systems designed for personal protection, specifically protective equipment, and the respective process for obtaining them using materials that have dilatant properties. The present disclosure also relates to the process for obtaining the energy-absorbing polymeric material.

La presente divulgación se refiere al desarrollo de un fluido no newtoniano y el proceso de la obtención del mismo recurriendo a materiales que tienen una fuente renovable y la aplicabilidad del mismo. This disclosure relates to the development of a non-Newtonian fluid and the process of obtaining the same using materials that have a renewable source and its applicability.

La presente divulgación se refiere a un material compuesto que comprende el desarrollo de un fluido no newtoniano, en donde este se puede combinar con diversos materiales y mediante diversas técnicas. The present disclosure relates to a composite material comprising the development of a non-Newtonian fluid, wherein it can be combined with various materials and by various techniques.

Un fluido no newtoniano es un material cuya tensión tangencial es directamente proporcional a la velocidad de deformación y, por consiguiente, puede no mostrar una viscosidad bien definida. Este material muestra una característica única: su viscosidad aumenta con el aumento en la tensión aplicada. Estos materiales tienden a mostrar un comportamiento similar al de los materiales sólidos, durante una pequeña fracción de tiempo, cuando se aplica una alta tensión de corte. A non-Newtonian fluid is a material whose shear stress is directly proportional to the strain rate and, consequently, may not exhibit a well-defined viscosity. This material exhibits a unique characteristic: its viscosity increases with increasing applied stress. These materials tend to exhibit solid-like behavior for a small fraction of the time when high shear stress is applied.

Otra de las ventajas principales de este tipo de material es la reversibilidad de las deformaciones. Las propiedades de este material dependen del volumen, distribución y tamaño y forma de las partículas, la viscosidad del soporte y la mezcla. Bajo la acción de una fuerza de corte, va desde una estructura bidimensional (en donde las partículas están organizadas en capas) a una estructura 3D aleatoria. El fluido dilatante absorbe la energía del impacto, posteriormente distribuida sobre la mayor área posible, que tiene el objetivo de reducir el área de fractura del material. Another major advantage of this type of material is the reversibility of deformations. The properties of this material depend on the volume, distribution, size, and shape of the particles, the viscosity of the support, and the mixture. Under the action of a shear force, it transforms from a two-dimensional structure (where the particles are organized in layers) to a random 3D structure. The dilatant fluid absorbs the impact energy, which is then distributed over the largest possible area, thereby reducing the fracture area of the material.

La presente solución también se refiere a un proceso de producción para obtener un fluido no newtoniano, recurriendo a materiales que tienen una fuente renovable. La obtención de este fluido resulta de una reacción química entre varios componentes con el fin de obtener un único material. La reacción de adición es una reacción de polimerización que permite aumentar el peso molecular de una cadena polimérica particular, sin que se produzca la liberación de ninguna especie química. El material presentado es maleable y flexible sin la aplicación de una tensión, cuando se aplica una tensión hay una reacción del material a la tensión aplicada, haciéndolo rígido. The present solution also relates to a production process for obtaining a non-Newtonian fluid, using materials from a renewable source. This fluid is obtained through a chemical reaction between several components to obtain a single material. The addition reaction is a polymerization reaction that increases the molecular weight of a particular polymer chain without releasing any chemical species. The material presented is malleable and flexible without the application of stress; when stress is applied, the material reacts to the applied stress, rendering it rigid.

La presente divulgación se refiere a un material polimérico para absorber y disipar energía cinética que comprende: The present disclosure relates to a polymeric material for absorbing and dissipating kinetic energy comprising:

el 40-60% (p/p) de un isocianato que tiene un peso molecular entre 100-1000 g/mol; preferiblemente 100-500 g/mol; preferiblemente 200-400 g/mol; 40-60% (w/w) of an isocyanate having a molecular weight between 100-1000 g/mol; preferably 100-500 g/mol; preferably 200-400 g/mol;

el 35-55% (p/p) de un poliol que tiene un peso molecular de 30-6000 g/mol; preferiblemente 60-300 g/mol; en donde la combinación de isocianato y poliol comprende de 2 a 5 grupos reactivos; 35-55% (w/w) of a polyol having a molecular weight of 30-6000 g/mol; preferably 60-300 g/mol; wherein the combination of isocyanate and polyol comprises 2 to 5 reactive groups;

en donde el poliol se selecciona de la siguiente lista: 1,2-propanodiol, glicerol, 1,2-etanodiol, y mezclas de los mismos; wherein the polyol is selected from the following list: 1,2-propanediol, glycerol, 1,2-ethanediol, and mixtures thereof;

el 1-7% (p/p) de un plastificante que tiene un peso molecular de 50-6000 g/mol; preferiblemente 80-3000 g/mol, seleccionado de la siguiente lista: aceite de ricino, polipropilenglicol, polietilenglicol, 2-metil-1,3-propanodiol, y mezclas de los mismos; 1-7% (w/w) of a plasticizer having a molecular weight of 50-6000 g/mol; preferably 80-3000 g/mol, selected from the following list: castor oil, polypropylene glycol, polyethylene glycol, 2-methyl-1,3-propanediol, and mixtures thereof;

y una amina, un ácido carboxílico, y mezclas de los mismos, que comprende el 1-3% (p/p) de una amina o el 1-3% (p/p) de un ácido carboxílico. and an amine, a carboxylic acid, and mixtures thereof, comprising 1-3% (w/w) of an amine or 1-3% (w/w) of a carboxylic acid.

El material polimérico de la presente divulgación disipa energía/impacto de forma más eficaz que las otras alternativas, el rendimiento del mismo es aproximadamente 8-10 veces superior a las alternativas disponibles. The polymeric material of the present disclosure dissipates energy/impact more effectively than other alternatives, its performance being approximately 8-10 times higher than available alternatives.

En la invención para mejores resultados, el material polimérico comprende el 40-60% (p/p) de isocianato. In the invention for best results, the polymeric material comprises 40-60% (w/w) isocyanate.

En una forma de realización para mejores resultados, los grupos reactivos del material polimérico se pueden seleccionar de la siguiente lista: isocianato, hidroxilo, y combinaciones de los mismos. In one embodiment for best results, the reactive groups of the polymeric material may be selected from the following list: isocyanate, hydroxyl, and combinations thereof.

En una forma de realización para mejores resultados, el isocianato se puede seleccionar de la siguiente lista: diisocianato de 4,4'-difenilmetano/1,1'-metileno bis(4-isocianatobenceno), diisocianato de 2,4'-difenilmetano/1-isocianato-2-(4-fenilisocianato)metilbenceno, diisocianato de 2,2'-difenilmetano/1,1'-metileno bis(2-isocianatobenceno), diisocianato de 4,4'-diciclohexilmetano/1,1'-metileno-bis(4-isocianatociclohexano), 1,5-diisocianato de naftaleno/1,5-diisocianatonaftaleno, trifenilmetano-4,4',4”-triisocianato/1,1',1”-metileno tris(4-isocianatobenceno), diisocianato de meta-tetrametilxileno/bis(isocianato-1-metil-1-etil)-1,3-benceno, diisocianato de isoforona (IPDI)/5-isocianato-1-(metilisocianato)-1,3,3'-trimetilciclohexano, diisocianato de hexametileno/1,6-diisocianatohexano y poli(diisocianato de difenilmetano) (PMDI) y mezclas de los mismos. In one embodiment for best results, the isocyanate may be selected from the following list: 4,4'-diphenylmethane/1,1'-methylene bis(4-isocyanatobenzene) diisocyanate, 2,4'-diphenylmethane/1-isocyanato-2-(4-phenylisocyanato)methylbenzene diisocyanate, 2,2'-diphenylmethane/1,1'-methylene bis(2-isocyanatobenzene) diisocyanate, 4,4'-dicyclohexylmethane/1,1'-methylene-bis(4-isocyanatocyclohexane) diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate/1,5-diisocyanatonaphthalene, triphenylmethane-4,4',4"-triisocyanate/1,1',1"-methylene tris(4-isocyanatobenzene), meta-tetramethylxylene/bis(isocyanato-1-methyl-1-ethyl)-1,3-benzene, isophorone diisocyanate (IPDI)/5-isocyanato-1-(methylisocyanato)-1,3,3'-trimethylcyclohexane, hexamethylene diisocyanate/1,6-diisocyanatohexane and poly(diphenylmethane diisocyanate) (PMDI) and mixtures thereof.

En una forma de realización para mejores resultados, el isocianato se puede seleccionar de la siguiente lista: diisocianato de 4,4'-difenilmetano/1,1'-metileno bis(4-isocianatobenceno), diisocianato de 4,4'-diciclohexilmetano/1,1'-metileno-bis(4-isocianatociclohexano), poli(diisocianato de difenilmetano) y mezclas de los mismos. In one embodiment for best results, the isocyanate may be selected from the following list: 4,4'-diphenylmethane/1,1'-methylene bis(4-isocyanatobenzene) diisocyanate, 4,4'-dicyclohexylmethane/1,1'-methylene bis(4-isocyanatocyclohexane) diisocyanate, poly(diphenylmethane diisocyanate) and mixtures thereof.

En la invención para mejores resultados, el material polimérico comprende el 35-55% (p/p) de poliol. In the invention for best results, the polymeric material comprises 35-55% (w/w) polyol.

En una forma de realización para mejores resultados, el poliol se puede seleccionar de la siguiente lista: 1,2-propanodiol, 1,2,6-hexanotriol, glicerol, 1,2-etanodiol, 2-metil-2,4-pentanodiol, eritritol, sorbitol, dietilenglicol, trimetilolpropano, pentaeritritol, poliéter triol, poliéster triol, co-poliéter triol, a-metilglucósido, fructosa, glucosa, ribitol, xilitol, 1,4-butanodiol, 1,3-propanodiol, polioles de Mannich, poliéter polioles basados en novolac, polioles basados en melamina, y mezclas de los mismos. In one embodiment for best results, the polyol may be selected from the following list: 1,2-propanediol, 1,2,6-hexanetriol, glycerol, 1,2-ethanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol, erythritol, sorbitol, diethylene glycol, trimethylolpropane, pentaerythritol, polyether triol, polyester triol, co-polyether triol, α-methylglucoside, fructose, glucose, ribitol, xylitol, 1,4-butanediol, 1,3-propanediol, Mannich polyols, novolac-based polyether polyols, melamine-based polyols, and mixtures thereof.

En la invención para mejores resultados, y con el fin de alcanzar resultados incluso más superiores, el poliol se selecciona de la siguiente lista: 1,2-propanodiol, glicerol, 1,2-etanodiol, y mezclas de los mismos. In the invention for best results, and in order to achieve even more superior results, the polyol is selected from the following list: 1,2-propanediol, glycerol, 1,2-ethanediol, and mixtures thereof.

En una forma de realización para mejores resultados, y con el fin de alcanzar resultados incluso más superiores, el poliol comprende al menos 2 grupos reactivos. In one embodiment for better results, and in order to achieve even higher results, the polyol comprises at least 2 reactive groups.

En la invención para mejores resultados, el material polimérico comprende un plastificante en una concentración entre el 1-7% (p/p). In the invention for best results, the polymeric material comprises a plasticizer in a concentration between 1-7% (w/w).

En la invención para mejores resultados, dicho plastificante se selecciona de la siguiente lista: aceite de ricino, polipropilenglicol, polietilenglicol, 2-metil-1,3-propanodiol, y mezclas de los mismos. In the invention for best results, said plasticizer is selected from the following list: castor oil, polypropylene glycol, polyethylene glycol, 2-methyl-1,3-propanediol, and mixtures thereof.

En la invención para mejores resultados, el material polimérico también comprende una amina, un ácido carboxílico, y mezclas de los mismos. In the invention for better results, the polymeric material also comprises an amine, a carboxylic acid, and mixtures thereof.

En la invención para mejores resultados, el material polimérico comprende el 1-3% (p/p) de una amina o el 1-3% (p/p) de un ácido carboxílico. In the invention for best results, the polymeric material comprises 1-3% (w/w) of an amine or 1-3% (w/w) of a carboxylic acid.

En una forma de realización para mejores resultados, la amina se puede seleccionar de la siguiente lista: trietanolamina, etilendiamina, dietilentriamina, orto-toluenodiamina, dimetilaminoetanol, dimetilanilina, dimetilbencilamina, dietilmetilbencenodiamina, imidazol, dimetilalquilamina, tetrametiletilendiamina, pentametildietilentriamina, y sustitutos y mezclas de las mismas. In one embodiment for best results, the amine may be selected from the following list: triethanolamine, ethylenediamine, diethylenetriamine, ortho-toluenediamine, dimethylaminoethanol, dimethylaniline, dimethylbenzylamine, diethylmethylbenzenediamine, imidazole, dimethylalkylamine, tetramethylethylenediamine, pentamethyldiethylenetriamine, and substitutes and mixtures thereof.

En una forma de realización para mejores resultados, y con el fin de alcanzar resultados incluso más superiores, la amina puede ser dietilmetilbencenodiamina, etilendiamina, y mezclas de las mismas. In one embodiment for better results, and in order to achieve even more superior results, the amine may be diethylmethylbenzenediamine, ethylenediamine, and mixtures thereof.

En una forma de realización para mejores resultados, el ácido carboxílico se puede seleccionar de la siguiente lista: ácido acético, ácido etanodioico, ácido propanodioico, ácido pentanodioico, ácido cítrico, ácido adípico, ácido butanodioico, ácido isoftálico, ácido tereftálico, y mezclas de los mismos. In one embodiment for best results, the carboxylic acid may be selected from the following list: acetic acid, ethanedioic acid, propanedioic acid, pentanedioic acid, citric acid, adipic acid, butanedioic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, and mixtures thereof.

En una forma de realización para mejores resultados, y con el fin de alcanzar resultados incluso más superiores, el ácido carboxílico puede ser ácido etanodioico, ácido propanodioico y mezclas de los mismos. In one embodiment for better results, and in order to achieve even more superior results, the carboxylic acid may be ethanedioic acid, propanedioic acid and mixtures thereof.

En una forma de realización para mejores resultados, el material polimérico puede comprender una pluralidad de capas. In one embodiment for best results, the polymeric material may comprise a plurality of layers.

En una forma de realización para mejores resultados, el material polimérico puede estar encapsulado, preferiblemente por una capa de silicona líquida. In one embodiment for best results, the polymeric material may be encapsulated, preferably by a layer of liquid silicone.

En una forma de realización para mejores resultados, el material polimérico puede comprender una capa de un tejido 3D, en particular como capa de recubrimiento. In one embodiment for better results, the polymeric material may comprise a layer of a 3D fabric, in particular as a covering layer.

En una forma de realización para mejores resultados, el material polimérico se puede mezclar con sistemas de poliuretano termoplásticos y/o termoestables. In one embodiment for better results, the polymeric material can be blended with thermoplastic and/or thermosetting polyurethane systems.

En una forma de realización para mejores resultados, el material polimérico se puede mezclar con polímeros termoplásticos (acetato de etilvinilo, polipropileno, polietileno, cloruro de polivinilo), polímeros termoestables y elastómeros (TPU) mediante las técnicas de procesamiento de polímeros convencionales, en particular extrusión e inyección. In one embodiment for best results, the polymeric material can be blended with thermoplastic polymers (ethylvinyl acetate, polypropylene, polyethylene, polyvinyl chloride), thermosetting polymers and elastomers (TPU) by conventional polymer processing techniques, in particular extrusion and injection.

La presente divulgación también se refiere a un artículo que puede comprender el material polimérico anteriormente descrito, y el dicho artículo puede ser un casco de motociclismo o deporte, chaleco antibalas, rodillera, codera, protectores de la espalda, guantes, protectores de calzado, y equipos protectores. The present disclosure also relates to an article that may comprise the polymeric material described above, and said article may be a motorcycle or sports helmet, bulletproof vest, knee pad, elbow pad, back protectors, gloves, shoe protectors, and protective equipment.

La presente divulgación también se refiere a un proceso para producir un material polimérico, de la presente invención, que comprende las siguientes etapas: The present disclosure also relates to a process for producing a polymeric material, of the present invention, comprising the following steps:

mezclar un isocianato con un poliol a una temperatura entre 25°C-80°C; mixing an isocyanate with a polyol at a temperature between 25°C-80°C;

añadir a la mezcla previa un plastificante, una amina y/o un ácido carboxílico; add a plasticizer, an amine and/or a carboxylic acid to the premix;

mezclar la mezcla previa a una velocidad de mezclado entre 50-2000 rpm durante 1-240 minutos en un intervalo de temperatura entre 25-80°C; mix the premix at a mixing speed between 50-2000 rpm for 1-240 minutes in a temperature range between 25-80°C;

realizar las etapas previas al vacío; perform the pre-vacuum stages;

poner el material producido a reposar en un horno durante un cierto tiempo, que preferiblemente comprende entre 1-36 horas, a una temperatura de horno que comprende un intervalo de 30-100°C, en particular, de 30-80°C; preferiblemente mantener el material polimérico en un sistema cerrado y preferiblemente en un entorno que tiene baja humedad. placing the produced material in an oven for a period of time, preferably between 1 and 36 hours, at an oven temperature ranging from 30 to 100°C, in particular from 30 to 80°C; preferably, the polymeric material is kept in a closed system and preferably in an environment with low humidity.

En la invención para mejores resultados, el proceso también puede comprender una etapa de encapsulación del material polimérico. In the invention, for better results, the process may also comprise a step of encapsulating the polymeric material.

El material polimérico divulgado en la presente divulgación muestra una mayor capacidad de absorción y disipación de energía de impacto de modo que se puede incorporar a productos protectores personales con el fin de fomentar la reducción en lesiones graves causadas por impactos y/o colisiones. El uso de este material claramente hace los productos protectores más ligeros, más flexibles y eficaces en absorber la energía de impacto, haciendo los productos protectores más cómodos, ergonómicos, seguros y fáciles de usar. The polymeric material disclosed in this invention exhibits enhanced impact energy absorption and dissipation capabilities, such that it can be incorporated into personal protective equipment to promote the reduction of serious injuries caused by impacts and/or collisions. The use of this material clearly makes protective equipment lighter, more flexible, and more effective at absorbing impact energy, making the protective equipment more comfortable, ergonomic, safe, and user-friendly.

A lo largo de la descripción y las reivindicaciones, la palabra “comprende” y variaciones de la misma no tienen la intención de excluir otras características técnicas, tal como otros componentes, o etapas. Objetos, ventajas y características adicionales de la divulgación serán evidentes para los expertos en la materia posterior al examen de la descripción o se puede comprender mediante la práctica de la divulgación. Los siguientes ejemplos y figuras se proporcionan de una manera ilustrativa y no tienen la intención de limitar la presente divulgación. Throughout the description and claims, the word "comprises" and variations thereof are not intended to exclude other technical features, such as other components or steps. Additional objects, advantages, and features of the disclosure will be apparent to those skilled in the art upon examination of the description or may be understood by practicing the disclosure. The following examples and figures are provided for illustrative purposes only and are not intended to limit this disclosure.

Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings

Para un entendimiento más fácil, los dibujos adjuntos se incorporan representando formas de realización preferentes sin pretender limitar el objeto de la presente descripción. For easier understanding, the attached drawings are incorporated representing preferred embodiments without intending to limit the scope of this description.

La figura 1 muestra los valores de transmisión de fuerza (según el estándar EN20344:2011) de materiales comerciales y del material polimérico divulgado según el ejemplo III (Polyanswer). Figure 1 shows the force transmission values (according to EN20344:2011 standard) of commercial materials and the polymeric material disclosed according to example III (Polyanswer).

Descripción detalladaDetailed description

La presente divulgación tiene como objeto el desarrollo de nuevos materiales poliméricos para la absorción de energía de impacto utilizables en sistemas y/o equipos diseñados para proteger personas. La solución ahora divulgada permite la existencia de una mayor absorción de la energía de impacto por el material, permitiendo que se transmita menos energía al usuario, teniendo la intención de obtener, como consecuencia, una reducción en el traumatismo y las lesiones que se pueden producir por impactos y golpes. The purpose of this disclosure is to develop new polymeric materials for impact energy absorption that can be used in systems and/or equipment designed to protect people. The solution now disclosed allows for greater absorption of impact energy by the material, allowing less energy to be transmitted to the user. The resulting reduction in trauma and injuries that can occur from impacts and blows is intended.

La presente divulgación presenta un nuevo material, en particular un fluido dilatante junto con el método de producción y uso del mismo. El porcentaje de incorporación de fluido que se va a usar en una formulación/composición dependerá del tipo de aplicación, del proceso y de factores económicos. The present disclosure presents a novel material, specifically a dilatant fluid, along with the method of producing and using it. The percentage of fluid incorporated into a formulation/composition will depend on the type of application, the process, and economic factors.

En una forma de realización, las composiciones de la presente divulgación son el resultado de una reacción de poliadición, que combina varios materiales en la misma cadena polimérica, tal como: isocianatos, polioles, aminas, ácidos carboxílicos. De esta manera, diferentes compuestos se añaden a lo largo de la cadena con el objetivo de producir un material que tiene una propiedad específica, en particular que tiene la propiedad de absorción y disipación de energía resultante de impacto a alta velocidad. In one embodiment, the compositions of the present disclosure are the result of a polyaddition reaction, which combines several materials in the same polymer chain, such as isocyanates, polyols, amines, carboxylic acids. In this way, different compounds are added along the chain with the aim of producing a material with a specific property, in particular one that has the property of absorbing and dissipating energy resulting from high-speed impact.

En una forma de realización, con el fin de que el producto divulgado muestre la propiedad de un material que tiene propiedades dilatantes, es necesario recurrir a compuestos de isocianato, de fórmula química R-N=C=O, que confieren rigidez a la cadena polimérica que se va a producir. Se deben añadir polioles a la reacción. Basado en el requisito para aumentar o disminuir la rigidez, se deben añadir aminas y ácidos carbónicos que tienen tres o más grupos funcionales. Los materiales que tienen tres grupos funcionales tienen la función de entrecruzar, es decir, unir diferentes cadenas moleculares. Esta vinculación permite no solamente aumentar la distribución de energía de impacto, sino también aumentar la resistencia del material final a las cargas aplicadas. Para aumentar la flexibilidad y resistencia de la cadena, se deben añadir, además, polioles, aminas o ácidos carbónicos. In one embodiment, in order for the disclosed product to exhibit the property of a material with dilatant properties, it is necessary to use isocyanate compounds, with the chemical formula R-N=C=O, which confer rigidity to the polymer chain to be produced. Polyols must be added to the reaction. Based on the requirement to increase or decrease rigidity, amines and carbonic acids with three or more functional groups must be added. Materials with three functional groups have the function of crosslinking, i.e., joining different molecular chains. This linking allows not only to increase the distribution of impact energy, but also to increase the resistance of the final material to applied loads. To increase the flexibility and resistance of the chain, polyols, amines, or carbonic acids must also be added.

En una forma de realización, con el fin de producir el material polimérico divulgado en el presente documento, los reactivos anteriormente mencionados se pueden añadir simultánea o secuencialmente durante la reacción. In one embodiment, in order to produce the polymeric material disclosed herein, the aforementioned reagents may be added simultaneously or sequentially during the reaction.

En una forma de realización, la producción de este material polimérico se puede llevar a cabo en un mezclador giratorio o en un extrusor de husillo único o doble, que comprende las siguientes etapas: In one embodiment, the production of this polymeric material can be carried out in a rotary mixer or in a single or twin screw extruder, comprising the following steps:

mezclar de antemano el isocianato con el poliol; mix the isocyanate with the polyol beforehand;

añadir a la formulación un plastificante, y además se puede añadir una amina y/o un ácido carboxílico; añadir los compuestos de una manera simultánea o secuencial; Add a plasticizer to the formulation, and an amine and/or a carboxylic acid may also be added; add the compounds simultaneously or sequentially;

aplicar una velocidad de mezclado entre 50-2000 revoluciones por minuto (rpm), preferiblemente entre 100-1000 rpm, lo más preferiblemente entre 100-400 rpm; apply a mixing speed between 50-2000 revolutions per minute (rpm), preferably between 100-1000 rpm, most preferably between 100-400 rpm;

el proceso de producción del material comprende una duración de entre 1-240 minutos, preferiblemente entre 30 200 minutos, lo más preferiblemente entre 90-180 minutos; the production process of the material comprises a duration of between 1-240 minutes, preferably between 30-200 minutes, most preferably between 90-180 minutes;

la temperatura del proceso de producción comprende un intervalo de temperatura entre 10-120°C, preferiblemente entre 20-100°C, lo más preferiblemente entre 30-80°C; The temperature of the production process comprises a temperature range between 10-120°C, preferably between 20-100°C, most preferably between 30-80°C;

durante el proceso de producción del material polimérico el sistema está al vacío; During the production process of the polymeric material the system is under vacuum;

después de la producción del material polimérico, se debe dejar reposar en un horno durante un cierto tiempo, que comprende entre 1-36 horas, preferiblemente entre 3-30 horas, lo más preferiblemente entre 5-24 horas, a una temperatura de horno que comprende un intervalo de 30-100°C; After the production of the polymeric material, it must be left to stand in an oven for a certain time, comprising between 1-36 hours, preferably between 3-30 hours, most preferably between 5-24 hours, at an oven temperature comprising a range of 30-100°C;

mantener el material polimérico en un sistema cerrado y preferiblemente en un entorno que tiene baja humedad. keep the polymeric material in a closed system and preferably in an environment that has low humidity.

La presente divulgación se ilustra por medio de referencias a los siguientes ejemplos que ayudarán en la comprensión de la misma y que no se interpretarán como limitaciones a la misma. Todos los porcentajes descritos son en peso (masa), a menos que se especifique otra cosa. Todas las temperaturas se expresan en grados Celsius. This disclosure is illustrated by reference to the following examples, which will aid in its understanding and should not be construed as limitations thereof. All percentages described are by weight (mass), unless otherwise specified. All temperatures are expressed in degrees Celsius.

Ejemplo I. Este se refiere a la formulación del material polimérico de la presente divulgación que tiene el 57% de isocianato y obtenido empezando desde la formulación inicial mostrada en la tabla 1. Example I. This refers to the formulation of the polymeric material of the present disclosure having 57% isocyanate and obtained starting from the initial formulation shown in Table 1.

Tabla 1: Formulación del material polimérico que tiene el 57% de isocianato de la solución final. Table 1: Formulation of the polymeric material that has 57% isocyanate in the final solution.

Mezclar de antemano los componentes (isocianato, poliol, amina y ácido) a una temperatura de 25°C. Añadir la formulación al mezclador giratorio a una velocidad de mezclado de 200 rpm durante un periodo de 180 minutos a una temperatura de 50°C. Después de 120 minutos de la producción del material polimérico se añade el plastificante, que en este caso es el polietilenglicol. El proceso de producción entero es al vacío para asegurar que los gases que se producen de la reacción y la humedad no afectan la calidad del material obtenido. Premix the components (isocyanate, polyol, amine, and acid) at a temperature of 25°C. Add the formulation to the rotary mixer at a mixing speed of 200 rpm for 180 minutes at a temperature of 50°C. After 120 minutes of polymer production, the plasticizer, which in this case is polyethylene glycol, is added. The entire production process is carried out under vacuum to ensure that the gases produced by the reaction and moisture do not affect the quality of the resulting material.

Después de la producción del material polimérico se transfiere a un horno a una temperatura de 60°C durante 24 horas. Posteriormente, el material polimérico se mantiene en un sistema cerrado que tiene baja humedad. After production, the polymer material is transferred to an oven at a temperature of 60°C for 24 hours. The polymer material is then kept in a closed system with low humidity.

Ejemplo II. Este se refiere a la formulación del material polimérico de la presente divulgación que tiene el 52,0% de isocianato y obtenido empezando desde la formulación inicial mostrada en la tabla 2. Example II. This relates to the formulation of the polymeric material of the present disclosure having 52.0% isocyanate and obtained starting from the initial formulation shown in Table 2.

Tabla 2: Formulación del material polimérico que tiene el 52,0% de isocianato de la solución final. Table 2: Formulation of the polymeric material that has 52.0% isocyanate in the final solution.

El proceso de producción del material polimérico se lleva a cabo de la misma manera que el usado en el ejemplo I, en el mismo orden y usando el mismo equipo. The polymer production process is carried out in the same manner as in Example 1, in the same order and using the same equipment.

Ejemplo III. Este se refiere a la formulación del material polimérico (ejemplo de referencia) de la presente divulgación que tiene el 42,5% de isocianato y obtenido empezando desde la formulación inicial mostrada en la tabla 3. Example III. This refers to the formulation of the polymeric material (reference example) of the present disclosure having 42.5% isocyanate and obtained starting from the initial formulation shown in Table 3.

Tabla 3: Formulación del material polimérico que tiene el 42,5% de isocianato de la solución final (ejemplo comparativo). Table 3: Formulation of the polymeric material having 42.5% isocyanate in the final solution (comparative example).

El proceso de producción del material polimérico se lleva a cabo de la misma manera que el usado en el ejemplo I, en el mismo orden y usando el mismo equipo. The polymer production process is carried out in the same manner as in Example 1, in the same order and using the same equipment.

Tabla 4: Formulación del material polimérico que tiene el 47,5% de isocianato de la solución final. Table 4: Formulation of the polymeric material that has 47.5% isocyanate in the final solution.

En una forma de realización, mezclar de antemano los componentes (isocianato y poliol) a una temperatura de 25°C. Añadir la formulación al mezclador giratorio a una velocidad de mezclado de 150 rpm durante un periodo de 180 minutos a una temperatura de 50°C. Después de 120 minutos de la producción del material polimérico, se añade la amina (etilendiamina). Después de 150 minutos, se añade el plastificante (aceite de ricino). El proceso de producción entero es al vacío para asegurar que los gases que se producen de la reacción y la humedad no afectan la calidad del material obtenido. In one embodiment, the components (isocyanate and polyol) are premixed at a temperature of 25°C. The formulation is added to the rotary mixer at a mixing speed of 150 rpm for 180 minutes at a temperature of 50°C. After 120 minutes of producing the polymeric material, the amine (ethylenediamine) is added. After 150 minutes, the plasticizer (castor oil) is added. The entire production process is carried out under vacuum to ensure that the gases produced by the reaction and moisture do not affect the quality of the resulting material.

En una forma de realización, después de la producción el material polimérico se transfiere a un horno, a una temperatura de 100°C durante 24 horas. Posteriormente, el material polimérico se mantiene en un sistema cerrado que tiene baja humedad. In one embodiment, after production, the polymer material is transferred to an oven at a temperature of 100°C for 24 hours. The polymer material is then kept in a closed system with low humidity.

En una forma de realización, el material polimérico de la presente invención que tiene propiedades de fluido no newtoniano como se manifiesta en las reivindicaciones se puede encapsular o recubrir con pinturas basadas en silicona o poliuretano, y se puede incluso incorporar a matrices poliméricas (termoplásticos, termoestables y elastómeros) y/o sistemas de poliuretano termoplásticos y/o termoestables por medio de técnicas de procesamiento convencionales. In one embodiment, the polymeric material of the present invention having non-Newtonian fluid properties as set forth in the claims may be encapsulated or coated with silicone or polyurethane based paints, and may even be incorporated into polymeric matrices (thermoplastics, thermosets and elastomers) and/or thermoplastic and/or thermoset polyurethane systems by means of conventional processing techniques.

En una forma de realización, posterior a ser curado el material polimérico de la presente invención se puede recubrir por una capa de pintura basada en silicona o poliuretano que tiene la función de confinar y proteger el material. Esta adición se puede llevar a cabo por medio de un pincel de tipo artista o tipo decorador, o por medio de un robot. Después del recubrimiento del material polimérico, se puede añadir una nueva capa de un tejido 3D, en particular como una capa de recubrimiento. In one embodiment, after curing, the polymeric material of the present invention can be coated with a layer of silicone- or polyurethane-based paint that serves to confine and protect the material. This application can be carried out using an artist's or decorator's brush, or by means of a robot. After coating the polymeric material, a new layer of 3D fabric can be added, particularly as a cover layer.

En una forma de realización, la incorporación del material de la presente invención en matrices poliméricas (termoplásticos, termoestables y elastómeros) o en sistemas de poliuretano termoplásticos y/o termoestables es posible por medio de la mezcla del mismo con estos materiales. Las formulaciones de los materiales compuestos comprenden un porcentaje de incorporación de material polimérico dilatante de la presente invención de entre el 5-80% (p/p), más preferiblemente de entre el 5-50% (p/p) del peso total de la formulación. In one embodiment, the incorporation of the material of the present invention into polymeric matrices (thermoplastics, thermosets and elastomers) or into thermoplastic and/or thermoset polyurethane systems is possible by mixing it with these materials. The formulations of the composite materials comprise a percentage of incorporation of dilatant polymeric material of the present invention of between 5-80% (w/w), more preferably between 5-50% (w/w) of the total weight of the formulation.

En una forma de realización, se hizo una mezcla del material polimérico de la presente invención con un sistema de poliuretano termoestable en donde la formulación comprende el 50% de material polimérico. La prueba se realizó según EN20344:2011, aplicando una fuerza de impacto de 50 kN. El gráfico y la tabla siguiente muestran los valores de transmisión de fuerza (kN) de algunos materiales usados en el mercado. Se concluye que el producto de la presente enseñanza (cuerpo Polyanswer (6 mm)) muestra una mayor capacidad de absorción de energía, es decir, transmite menos fuerza de impacto, traducido a mayor capacidad de protección. Este valor se alcanzó usando un espesor menor que el usado en los materiales comerciales. In one embodiment, a blend of the polymeric material of the present invention was made with a thermosetting polyurethane system wherein the formulation comprises 50% polymeric material. The test was carried out according to EN20344:2011, applying an impact force of 50 kN. The graph and table below show the force transmission values (kN) of some materials used in the market. It is concluded that the product of the present teaching (Polyanswer body (6 mm)) shows a greater energy absorption capacity, that is, it transmits less impact force, translating into greater protection capacity. This value was achieved using a thickness smaller than that used in commercial materials.

En la tabla I se pueden observar los valores de transmisión de fuerza (según el estándar EN20344:2011) de los materiales comerciales y del material polimérico divulgado según el ejemplo III (Polyanswer). Table I shows the force transmission values (according to standard EN20344:2011) of the commercial materials and the polymeric material disclosed according to example III (Polyanswer).

Tabla 5: Valores de transmisión de fuerza (según el estándar EN20344:2011) de los materiales comerciales y del material polimérico divulgado según el ejemplo III que es un ejemplo comparativo (designado por el nombre Polyanswer). Table 5: Force transmission values (according to EN20344:2011 standard) of the commercial materials and the polymeric material disclosed according to example III which is a comparative example (designated by the name Polyanswer).

El material de la presente divulgación se puede usar en cascos de motociclistas y deportivos, chalecos antibalas, rodilleras, coderas, calzado protector y cualquier otro producto protector personal. The material in this disclosure can be used in motorcycle and sports helmets, bulletproof vests, knee pads, elbow pads, protective footwear, and any other personal protective product.

En la figura 1 se puede observar que el material polimérico de la presente invención, en particular, el ejemplo 3, logra una mejora en la disipación de energía cuando se compara con otros materiales, específicamente según los estándares EN20344:2011 o EN1621-1 (comparativa con una prueba de 10 julios), la disipación de energía, en ambos estándares, es aproximadamente 8-10 veces menor que las soluciones disponibles. In Figure 1 it can be observed that the polymeric material of the present invention, in particular, example 3, achieves an improvement in energy dissipation when compared to other materials, specifically according to the EN20344:2011 or EN1621-1 standards (comparison with a 10 joule test), the energy dissipation, in both standards, is approximately 8-10 times lower than the available solutions.

Claims (13)

REIVINDICACIONES 1. Material polimérico para absorber y disipar energía cinética que comprende:1. Polymeric material for absorbing and dissipating kinetic energy comprising: el 40-60% (p/p) de un isocianato que tiene un peso molecular entre 100-1000 g/mol; preferiblemente 100-500 g/mol; preferiblemente 200-400 g/mol;40-60% (w/w) of an isocyanate having a molecular weight between 100-1000 g/mol; preferably 100-500 g/mol; preferably 200-400 g/mol; el 35-55% (p/p) de un poliol que tiene un peso molecular de 30-6000 g/mol; preferiblemente 60-300 g/mol; en donde la combinación de isocianato y poliol comprende de 2 a 5 grupos reactivos;35-55% (w/w) of a polyol having a molecular weight of 30-6000 g/mol; preferably 60-300 g/mol; wherein the combination of isocyanate and polyol comprises 2 to 5 reactive groups; en donde el poliol se selecciona de la siguiente lista: 1,2-propanodiol, glicerol, 1,2-etanodiol, y mezclas de los mismos;wherein the polyol is selected from the following list: 1,2-propanediol, glycerol, 1,2-ethanediol, and mixtures thereof; el 1-7% (p/p) de un plastificante que tiene un peso molecular de 50-6000 g/mol, seleccionado de la siguiente lista: aceite de ricino, polipropilenglicol, polietilenglicol, 2-metil-1,3-propanodiol, y mezclas de los mismos; y una amina, un ácido carboxílico, y mezclas de los mismos, que comprende el 1-3% (p/p) de una amina o el 1-3% (p/p) de un ácido carboxílico.1-7% (w/w) of a plasticizer having a molecular weight of 50-6000 g/mol, selected from the following list: castor oil, polypropylene glycol, polyethylene glycol, 2-methyl-1,3-propanediol, and mixtures thereof; and an amine, a carboxylic acid, and mixtures thereof, comprising 1-3% (w/w) of an amine or 1-3% (w/w) of a carboxylic acid. 2. Material polimérico según la reivindicación previa, en donde el isocianato se selecciona de una lista que consiste en: diisocianato de 4,4'-difenilmetano, diisocianato de 2,4'-difenilmetano, diisocianato de 2,2'-difenilmetano, diisocianato de 4,4'-diciclohexilmetano, 1,5-diisocianato de naftaleno, trifenilmetano-4,4',4”-triisocianato, diisocianato de meta-tetrametilxileno, diisocianato de isoforona, diisocianato de hexametileno, y poli(diisocianato de difenilmetano), y mezclas de los mismos.2. Polymeric material according to the previous claim, wherein the isocyanate is selected from a list consisting of: 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 2,4'-diphenylmethane diisocyanate, 2,2'-diphenylmethane diisocyanate, 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, triphenylmethane-4,4',4"-triisocyanate, meta-tetramethylxylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, and poly(diphenylmethane diisocyanate), and mixtures thereof. 3. Material polimérico según la reivindicación previa, en donde el isocianato se selecciona de una lista que consiste en: diisocianato de 4,4'-difenilmetano, diisocianato de 4,4'-diciclohexilmetano, poli(diisocianato de difenilmetano), y mezclas de los mismos.3. Polymeric material according to the previous claim, wherein the isocyanate is selected from a list consisting of: 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, poly(diphenylmethane diisocyanate), and mixtures thereof. 4. Material polimérico según las reivindicaciones 1-2, en donde la amina se selecciona de la siguiente lista:4. Polymeric material according to claims 1-2, wherein the amine is selected from the following list: trietanolamina, etilendiamina, dietilentriamina, orto-toluenodiamina, dimetilaminoetanol, dimetilanilina, dimetilbencilamina, dietilmetilbencenodiamina, imidazol, dimetilalquilamina, tetrametiletilendiamina, pentametildietilentriamina, o mezclas de las mismas.triethanolamine, ethylenediamine, diethylenetriamine, ortho-toluenediamine, dimethylaminoethanol, dimethylaniline, dimethylbenzylamine, diethylmethylbenzenediamine, imidazole, dimethylalkylamine, tetramethylethylenediamine, pentamethyldiethylenetriamine, or mixtures thereof. 5. Material polimérico según las reivindicaciones 1-4, en donde el ácido carboxílico se selecciona de la siguiente lista: ácido acético, ácido etanodioico, ácido propanodioico, ácido pentanodioico, ácido cítrico, ácido adípico, ácido butanodioico, ácido isoftálico, ácido tereftálico, o mezclas de los mismos.5. Polymeric material according to claims 1-4, wherein the carboxylic acid is selected from the following list: acetic acid, ethanedioic acid, propanedioic acid, pentanedioic acid, citric acid, adipic acid, butanedioic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, or mixtures thereof. 6. Material polimérico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el material polimérico comprende una pluralidad de capas.6. Polymeric material according to any of the preceding claims, wherein the polymeric material comprises a plurality of layers. 7. Material polimérico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el material polimérico está encapsulado, preferiblemente por una capa de silicona líquida.7. Polymeric material according to any of the preceding claims, wherein the polymeric material is encapsulated, preferably by a layer of liquid silicone. 8. Material polimérico según las reivindicaciones 6-7, en donde el material comprende una capa de un tejido 3D, en particular como capa de recubrimiento.8. Polymeric material according to claims 6-7, wherein the material comprises a layer of a 3D fabric, in particular as a covering layer. 9. Material polimérico según las reivindicaciones 6-8, en donde el material polimérico se mezcla con sistemas de poliuretano termoplásticos y/o termoestables.9. Polymeric material according to claims 6-8, wherein the polymeric material is mixed with thermoplastic and/or thermosetting polyurethane systems. 10. Material polimérico según cualquiera de las reivindicaciones previas, en donde el material polimérico se mezcla con al menos uno de los siguientes materiales: polímeros termoplásticos, tal como acetato de etilvinilo, polipropileno, polietileno, cloruro de polivinilo; polímeros termoestables, tal como poliurea, elastómeros tal como TPU.10. A polymeric material according to any of the preceding claims, wherein the polymeric material is blended with at least one of the following materials: thermoplastic polymers, such as ethyl vinyl acetate, polypropylene, polyethylene, polyvinyl chloride; thermosetting polymers, such as polyurea; elastomers such as TPU. 11. Artículo que comprende el material polimérico descrito en cualquiera de las reivindicaciones 1-10.11. Article comprising the polymeric material described in any of claims 1-10. 12. Artículo según la reivindicación previa, en donde el artículo es un casco de motociclismo o deporte, chaleco antibalas, rodillera, codera, protectores de espalda, guantes, protectores de calzado, y equipos protectores.12. Article according to the previous claim, wherein the article is a motorcycle or sports helmet, bulletproof vest, knee pad, elbow pad, back protectors, gloves, shoe protectors, and protective equipment. 13. Proceso para producir un material polimérico descrito en cualquiera de las reivindicaciones previas, que comprende las siguientes etapas:13. Process for producing a polymeric material described in any of the previous claims, comprising the following steps: mezclar el 40-60% (p/p) de un isocianato que tiene un peso molecular entre 100-1000 g/mol; preferiblemente 100-500 g/mol; preferiblemente 200-400 g/mol, con el 35-55% (p/p) de un poliol que tiene un peso molecular de 30-6000 g/mol; preferiblemente 60-300 g/mol, a una temperatura entre 25°C-80°C;mixing 40-60% (w/w) of an isocyanate having a molecular weight between 100-1000 g/mol; preferably 100-500 g/mol; preferably 200-400 g/mol, with 35-55% (w/w) of a polyol having a molecular weight of 30-6000 g/mol; preferably 60-300 g/mol, at a temperature between 25°C-80°C; añadir a la mezcla previa el 1-7% (p/p) de un plastificante que tiene un peso molecular de 50-6000 g/mol, y además una amina, un ácido carboxílico, y mezclas de los mismos, que comprende el 1-3% (p/p) de una amina o el 1-3% (p/p) de un ácido carboxílico;adding to the premix 1-7% (w/w) of a plasticizer having a molecular weight of 50-6000 g/mol, and furthermore an amine, a carboxylic acid, and mixtures thereof, comprising 1-3% (w/w) of an amine or 1-3% (w/w) of a carboxylic acid; mezclar la mezcla previa al vacío a una velocidad entre 50-2000 rpm durante 1-240 minutos, y en un intervalo de temperatura entre 25-80°C;mixing the pre-mix under vacuum at a speed between 50-2000 rpm for 1-240 minutes, and in a temperature range between 25-80°C; poner el material producido a reposar, preferiblemente en un horno entre 30-100°C durante 1-36 horas, opcionalmente además comprendiendo la encapsulación del material polimérico;allowing the produced material to rest, preferably in an oven between 30-100°C for 1-36 hours, optionally also comprising encapsulation of the polymeric material; en donde la combinación de isocianato y poliol comprende de 2 a 5 grupos reactivos;wherein the combination of isocyanate and polyol comprises 2 to 5 reactive groups; en donde el poliol se selecciona de la siguiente lista: 1,2-propanodiol, glicerol, 1,2-etanodiol, y mezclas de los mismos;wherein the polyol is selected from the following list: 1,2-propanediol, glycerol, 1,2-ethanediol, and mixtures thereof; en donde el plastificante se selecciona de la siguiente lista: aceite de ricino, polipropilenglicol, polietilenglicol, 2-metil-1,3-propanodiol, y mezclas de los mismos.wherein the plasticizer is selected from the following list: castor oil, polypropylene glycol, polyethylene glycol, 2-methyl-1,3-propanediol, and mixtures thereof.
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