Patente nacional por "MÉTODO DE TRATAMIENTO ANTIDESLIZAMIENTO PARA SUELAS DE CALZADO"

Reivindicaciones:
+ ES-2953858_A11. Método de tratamiento antideslizamiento para suelas de calzado, que comprende la etapa de: a) aplicar un tratamiento de activación a la suela de calzado, realizándose dicho tratamiento de activación mediante la aplicación de un chorro de plasma a temperatura ambiente y a presión atmosférica usando un equipo de APPJ con tecnología DBD. 2. Método de tratamiento antideslizamiento según la reivindicación 1, caracterizado porque para la generación del chorro de plasma aplicado se emplea un gas seleccionado del grupo constituido por nitrógeno y aire comprimido. 3. Método de tratamiento antideslizamiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque para la generación del chorro de plasma aplicado se emplea un flujo de gas de 80 slm y una potencia de 500 W. 4. Método de tratamiento antideslizamiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende además la etapa de: b) aplicar un recubrimiento antideslizamiento mediante plasma-polimerización sobre la suela de calzado previamente sometida al tratamiento de activación de la etapa a) , realizándose la aplicación del recubrimiento antideslizamiento mediante la aplicación de un chorro de plasma a temperatura ambiente y a presión atmosférica usando un equipo de APPJ con tecnología DBD, añadiendo un líquido precursor atomizado al chorro de plasma 5. Método según la reivindicación 4, caracterizado porque el líquido precursor es un ácido carboxílico. 6. Método según la reivindicación 5, caracterizado porque el ácido carboxílico del líquido precursor se selecciona del grupo constituido por ácido acrílico, ácido oleico, ácido succínico y ácido cítrico. 7. Método según la reivindicación 5, caracterizado porque el ácido carboxílico del íquido precursor es ácido acrílico. 8. Método según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 7, caracterizado porque el líquido precursor se transporta al equipo de APPJ mediante un flujo de gas a 1, 5 slm. 9. Método según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 8, caracterizado porque se emplea nitrógeno como gas para la generación del chorro de plasma en la etapa b) . 10. Método según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 9, caracterizado porque para la generación del chorro de plasma aplicado en la etapa b) se emplea un flujo de gas de 80 slm y una potencia de 500 W. 11. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la suela de calzado sobre la que se aplica el método está compuesta por un sustrato seleccionado del grupo constituido por caucho de estireno-butadieno (SBR) y caucho de nitrilo-butadieno (NBR) .

Los productos y servicios protegidos por este registro son:
A43B 13/22 - C23C 16/50 - B05B 5/08

Descripciones:
+ ES-2953858_A1 MÉTODO DE TRATAMIENTO ANTIDESLIZAMIENTO PARA SUELAS DE CALZADO Campo de la invención La presente invención se refiere de manera general al campo del calzado, más concretamente al campo de los tratamientos de suelas de calzado, y en concreto se refiere a un método para aumentar las características antideslizamiento de las suelas de calzado. Antecedentes de la invención Un aspecto fundamental del calzado de cara a garantizar la seguridad y salud del usuario consiste en ofrecer una buena tracción entre la suela y la superficie sobre la que se apoya, de tal forma que se eviten los resbalamientos accidentales. En efecto, las caídas son una de las principales causas de heridas y muertes en lugares de trabajo. En 2009, en Reino Unido se notificaron 152 muertes de trabajadores por caídas. En Taiwán, según estadísticas oficiales, los accidentes por caída ocasionan más del 15% del total de heridas relacionadas con el trabajo, siendo la tercera causa más común de accidentes en lugares de trabajo. Además, 115 trabajadores de la construcción fallecieron en 2008 por caídas, lo que supuso una tasa de fatalidad de 1, 62 por cada 100 trabajadores (L. W. Liu, Y. H. Lee, C. J. Lin, K. W. Li y C. Y. Chen, "Shoe Sole Tread Designs and Outcomes of Slipping and Falling on Slipper y Floor Surfaces", PLoS One 8, n.° 7 (2013) : e68989) . En Estados Unidos, las caídas al mismo nivel se mantuvieron como una de las dos principales causas de lesiones ocupacionales incapacitantes entre los años 1998 y 2010, con un aumento de los costes de compensación asociados a las mismas de 4.200 millones de dólares en 1998 a 8.600 millones de dólares en 2010. En 2017, las caídas al mismo nivel causaron el 16, 2% (142.770 casos) del total de heridas no fatales en el sector privado estadounidense. Además, entre los años 2011 y 2016 se registró un aumento del número de heridas fatales provocadas por este tipo de caídas de 111 casos en 2011 a 134 casos en 2016 (A. Iraqi, N. S. Vidic, M. S. Redfern y K. E. Beschorner, "Prediction of coefficient of friction based on footwear outsole features", Appl. Ergon. 82 (2020) : 102963) . Estos accidentes pueden estar provocados por diversos factores, tales como el factor humano, el suelo, el entorno y el calzado. De ellos, el que menos varía durante el trayecto es el calzado; por lo que se considera que el empleo de suelas con una alta resistencia al deslizamiento constituye una medida preventiva adecuada (S. Chen, J. Jin y E. Lou, "Toward slip and fall prevention: Exploring the guidance and challenges of anti-slip footwear", Procedia Eng. 43 (2012) : 364­ 368) . En la técnica se conocen varios métodos de tratamiento de suelas de calzado con diversos fines. Por ejemplo, el documento GB2454242A da a conocer un método para mejorar la repelencia al agua y/o al aceite de un producto, tal como neumáticos o suelas de calzado, al tiempo que se intenta mantener o al menos no reducir sustancialmente el coeficiente de fricción del mismo. Este documento simplemente tiene como objetivo no empeorar el coeficiente de fricción del producto tratado, y no proporciona ninguna enseñanza en cuanto a la mejora del mismo. Para ello, este documento da a conocer el uso de un precursor fluorado para el tratamiento de la superficie del producto ya que de este modo se producen recubrimientos altamente repelentes al agua y al aceite, aunque puede afectar negativamente al coeficiente de fricción del producto final recubierto. Además, el método dado a conocer en este documento da preferencia al uso de plasma en cámara de baja presión, lo cual dificulta la aplicación industrial del método y aumenta los costes del mismo. El documento US2014342103A1 también da a conocer un método para producir un recubrimiento superanfifóbico (repelencia al agua y al aceite) . Como en el caso anterior, se enseña a utilizar precursores fluorados así como gases inertes (helio y argón) en el método de recubrimiento por plasma con el objetivo de no reaccionar con los precursores fluorados. Por tanto, puede apreciarse que existe en la técnica la necesidad de un método de tratamiento antideslizamiento para suelas de calzado que sea rápido, sencillo, económico y respetuoso con el medio ambiente, con el objetivo de mejorar la seguridad del calzado y prevenir los accidentes por resbalamiento y caída. Sumario de la invención Para superar los inconvenientes y necesidades anteriormente expuestos, la presente invención da a conocer un método de tratamiento antideslizamiento para suelas de calzado. El método comprende al menos la etapa a) de aplicar un tratamiento de activación a la suela de calzado, realizándose dicho tratamiento de activación mediante la aplicación de un chorro de plasma a temperatura ambiente y a presión atmosférica usando un equipo de APPJ (Atmospheric Pressure Plasma Jet) con tecnología DBD (Dielectric Barrier Discharge) . Según una realización preferida, el método comprende además, después de la etapa a) de activación, una etapa b) de aplicar un recubrimiento antideslizamiento mediante plasmapolimerización sobre la suela de calzado previamente sometida al tratamiento de activación e la etapa a) . La aplicación del recubrimiento antideslizamiento se realiza mediante la aplicación de un chorro de plasma a temperatura ambiente y a presión atmosférica usando un equipo de APPJ con tecnología DBD, añadiendo un líquido precursor atomizado al chorro de plasma. El precursor para el recubrimiento antideslizamiento es preferiblemente un compuesto no fluorado, con el objetivo de fomentar la hidrofilicidad lo cual favorece la capacidad adherente. Breve descripción de las figuras La presente invención se entenderá mejor con referencia a los siguientes dibujos que ilustran realizaciones preferidas de la invención, proporcionadas a modo de ejemplo, y que no deben interpretarse como limitativas de la invención de ninguna manera. Las figuras 1A y 1B muestran de manera esquemática disposiciones para la aplicación del método de tratamiento según dos realizaciones preferidas de la presente invención. Las figuras 2A y 2B son gráficos que representan el coeficiente de fricción frente a la longitud de deslizamiento de diferentes sustratos sin tratar y tratados con métodos según realizaciones preferidas de la presente invención. Descripción detallada de las realizaciones preferidas Tal como se mencionó anteriormente, la presente invención da a conocer un método de tratamiento antideslizamiento para suelas de calzado que comprende las etapas de: a) aplicar un tratamiento de activación a la suela de calzado, realizándose dicho tratamiento de activación mediante la aplicación de un chorro de plasma a temperatura ambiente y a presión atmosférica usando un equipo de APPJ ("Atmospheric Pressure Plasma Jet, chorro de plasma a presión atmosférica) con tecnología DBD ("Dielectric Barrier Discharge", descarga de barrera dieléctrica) ; y b) opcionalmente, aplicar un recubrimiento antideslizamiento mediante plasmapolimerización sobre la suela de calzado previamente sometida al tratamiento de activación de la etapa a) , realizándose la aplicación del recubrimiento antideslizamiento también mediante la aplicación de un chorro de plasma a temperatura ambiente y a presión atmosférica usando un equipo de APPJ con tecnología DBD, añadiendo un líquido precursor tomizado al chorro de plasma. La tecnología empleada en el método según las realizaciones preferidas de la presente invención resulta particularmente atractiva desde el punto de vista de su aplicación industrial ya que funciona a temperatura ambiente y a presión atmosférica. Por tanto, resulta idónea para tratar la superficie de materiales sensibles a altas temperaturas. Además, puede llevarse a cabo en entornos abiertos, sin requerir por tanto complejos sistemas de vacío que suponen un alto coste de inversión y mantenimiento. Además, se trata de una tecnología respetuosa con el medio ambiente ya que no genera productos químicos de desecho. En la figura 1A se muestra de manera esquemática una disposición para la aplicación de la etapa a) de activación anteriormente descrita. Dicha etapa a) de activación consiste en aplicar directamente un chorro de plasma (10) sobre la superficie de las suelas de calzado (12) que van a tratarse sin añadir ningún otro material al plasma. Según la realización preferida, la etapa a) de activación se aplica manteniendo la pistola de APPJ (14) estática mientras se desplaza el sustrato por debajo de la misma a una velocidad de 100 mm/s siguiendo un patrón de escaneado adecuado con una distancia de 2 mm entre barridos sucesivos. En la parte derecha de la figura 1A puede observarse, con el número de referencia 16, la parte del sustrato que ya ha sido activado. En la etapa a) de activación se emplearon dos gases distintos (18) para generar el plasma: nitrógeno (N2 , al 99, 999%) y aire comprimido. En ambos casos se empleó un flujo de gas para la generación del plasma de 80 slm ("standard liters per minute", litros estándar por minuto) y una potencia de 500 W. En la figura 1B se muestra de manera esquemática una disposición para la aplicación de la etapa b) de aplicación de recubrimiento antideslizamiento según realizaciones preferidas de la presente invención. En las realizaciones que comprenden la aplicación de dicha etapa b) , ésta va siempre precedida por la etapa a) de activación. Esta activación previa tiene dos efectos que favorecen la posterior deposición del recubrimiento antideslizamiento plasmapolimerizado: (1) genera sitios químicamente activos en la superficie a tratar, lo que mejora su capacidad adherente y permite una unión más fuerte entre el sustrato y el recubrimiento, y (2) lleva a cabo una limpieza superficial adicional que permite eliminar restos de aditivos de baja energía superficial empleados en la fabricación del caucho vulcanizado, los cuales afectan negativamente a su capacidad adherente. En el caso de la etapa b) , como gas (18) para la generación del plasma (10) se emplea preferiblemente nitrógeno (N2 , al 99, 999%) . El líquido precursor (20) se aplica al gas (18) que se alimenta a la pistola de APPJ (14) de modo que se aplica junto con el chorro de plasma (10) como precursor descompuesto (22) . El líquido precursor (20) empleado en la etapa b) es preferiblemente ácido acrílico. Sin embargo, según realizaciones alternativas, el líquido precursor puede seleccionarse de cualquier ácido carboxílico de fórmula general R-COOH, siendo R cualquier grupo orgánico adecuado tal como cadena carbonada (alquilo, alquenilo o alquinilo) lineal o ramificada, sustituida o no sustituida, etc. Más concretamente, el ácido carboxílico que constituye el líquido precursor puede seleccionarse del grupo constituido por ácido acrílico, ácido oleico, ácido succínico y ácido cítrico. La elección de un ácido carboxílico, y más preferiblemente ácido acrílico, como líquido precursor viene motivada porque sus moléculas proporcionan al tratamiento de plasmapolimerización grupos polares carboxilo (-COOH) , los cuales se añaden a los generados a partir de la interacción entre el chorro de plasma, el sustrato a tratar y la atmósfera circundante. Puesto que los grupos polares favorecen la capacidad adherente de las superficies, se han considerado útiles para mejorar la resistencia al deslizamiento de los sustratos diana. Para atomizar y transportar el líquido precursor desde su recipiente hasta la salida de la pistola de APPJ en la aplicación de la etapa b) , se emplea preferiblemente un flujo de nitrógeno a 1, 5 slm. Al igual que en el caso de la etapa a) de activación, para la generación del chorro de plasma aplicado en la etapa b) se emplea un flujo de gas (preferiblemente nitrógeno) de 80 slm y una potencia de 500 W. En la parte derecha de la figura 1B puede observarse, con el número de referencia 16, la parte del sustrato que ya ha sido recubierto con recubrimiento antideslizamiento. Según realizaciones preferidas de la presente invención, el método dado a conocer se aplica a suelas de calzado compuestas por un sustrato seleccionado del grupo constituido por caucho de estireno-butadieno (SBR) y caucho de nitrilo-butadieno (NBR) . Se llevó a cabo la evaluación de la resistencia al deslizamiento de muestras de NBR y SBR, sin tratar y con diversos tratamientos según diferentes realizaciones preferidas de la presente invención, midiendo su coeficiente de fricción. El coeficiente de fricción de las mismas se midió mediante ensayos tribológicos rotativos con una configuración de tipo bola sobre disco ("Ball-on-Disk") empleando una bola de 6, 35 mm de diámetro de acero GCr15 con una dureza de HRC 65 como elemento de fricción. En estos ensayos, cuanto mayor es el coeficiente de fricción, mayor es la resistencia al deslizamiento de la superficie analizada. De acuerdo con la bibliografía (Wen Ruey Chang et al., "The Role of Friction in the Measurement of Slipperiness, Part 2: Survey of Friction Measurement Devices", Ergonomics 44, n.° 13 (2001) : 1233-61; Xiangyun Kong, "Lubricated Dynamic Friction Measurement of Thermoplastic Polyurethane" (University of Hamburg, 2019) ) , en base a observaciones biomecánicas al caminar normalmente y en los mecanismos de fricción que intervienen en el contacto entre la suela del zapato y el suelo, a la hora de definir los parámetros de ensayos tribológicos enfocados a este tipo de aplicaciones se recomienda cumplir lo siguiente: - Mantener una presión de contacto normal de entre 200 y 1000 kPa. - Emplear una velocidad de deslizamiento de entre 0 y 1 m/s. - El tiempo de contacto máximo antes de calcular el coeficiente de fricción debe ser de 600 ms. Teniendo en cuenta estas recomendaciones y las características del tribómetro utilizado, se establecieron los siguientes parámetros de ensayo: - Carga normal: 0, 5 N. - Radio de la trayectoria circular de deslizamiento: 2, 5 mm. - Longitud de deslizamiento: 10 m. - Velocidad de deslizamiento: 10 cm/s. Los gráficos de las figuras 2A y 2B muestran los resultados de los ensayos tribológicos realizados con muestras de sustratos sin tratar (SBR en la figura 2A, NBR en la figura 2B) así como de muestras sometidas a distintos tipos de tratamiento según la presente nvención (en concreto, únicamente tratamiento de activación con plasma de aire (A) , únicamente tratamiento de activación con plasma de N2 (B) y tratamiento de activación seguido por tratamiento de recubrimiento antideslizamiento usando ácido acrílico como líquido precursor (C) ) . En el caso de la figura 2A, todo ello con respecto al sustrato sin tratar (SBR) , el tratamiento de activación con plasma de aire (A) produjo una mejora del coeficiente de fricción medio del 15, 8%, el tratamiento de activación con plasma de N2 produjo una mejora del 24, 6% y el tratamiento de activación seguido por recubrimiento con ácido acrílico produjo una mejora del 33, 3%. En el caso de la figura 2B, todo ello con respecto al sustrato sin tratar (NBR) , el tratamiento de activación con plasma de aire (A) produjo una mejora del coeficiente de fricción medio del 21, 3%, el tratamiento de activación con plasma de N2 produjo una mejora del 28, 4% y el tratamiento de activación seguido por recubrimiento con ácido acrílico produjo una mejora del 14, 7%. La mejora obtenida del coeficiente de fricción y, por lo tanto, de la resistencia al deslizamiento, viene dada por dos efectos de los tratamientos por plasma según la presente invención: (1) la modificación topográfica, bien por un efecto erosivo del plasma o por el crecimiento de protuberancias en los recubrimientos, generando una superficie más rugosa que la del sustrato sin tratar; (2) la modificación química de la superficie mediante la incorporación de grupos polares. Aunque en el presente documento se han descrito con detalle realizaciones preferidas de la presente invención, el experto en la técnica podrá realizar fácilmente modificaciones y variaciones de las mismas basándose en las enseñanzas proporcionadas por el presente documento. Se pretende que todas estas variaciones y modificaciones evidentes de las realizaciones descritas en el presente documento queden abarcadas dentro del alcance de protección definido por las reivindicaciones adjuntas.

Publicaciones:
ES2953858 (16/11/2023) - A1 Solicitud de patente con informe sobre el estado de la técnica
Eventos:
En fecha 05/04/2022 se realizó Registro Instancia de Solicitud
En fecha 05/04/2022 se realizó Admisión a Trámite
En fecha 05/04/2022 se realizó 1001P_Comunicación Admisión a Trámite
En fecha 06/04/2022 se realizó Superado examen de oficio
En fecha 02/02/2023 se realizó Realizado IET
En fecha 06/02/2023 se realizó 1109P_Comunicación Traslado del IET
En fecha 16/11/2023 se realizó Publicación Solicitud
En fecha 16/11/2023 se realizó Publicación Folleto Solicitud con IET (A1)
En fecha 09/02/2024 se realizó PETEX_Petición de examen sustantivo
En fecha 09/02/2024 se realizó 5215P_Observaciones del solicitante al IET, Opinión Escrita y/o alegaciones a observaciones de terceros
En fecha 04/03/2024 se realizó Validación petición y/o pago de examen sustantivo conforme
Pagos:
28/03/2022 - Pago Tasas IET