ES2607634T3 - Procedimiento de formación de un conjunto de manguera - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para formar un conjunto de manguera, incluyendo el conjunto de manguera un tubo multicapa que presenta una capa interior que comprende un primer material polimérico y una capa exterior que comprende un segundo material polimérico y que define una superficie periférica exterior del tubo multicapa, y una capa de refuerzo que comprende unas fibras de refuerzo y está dispuesta alrededor de, e incrustada en, la superficie periférica exterior del tubo multicapa, comprendiendo dicho procedimiento las etapas siguientes: extrudir el tubo multicapa; disponer las fibras de refuerzo alrededor de la superficie periférica exterior del tubo multicapa para formar un tubo multicapa reforzado; calentar el tubo multicapa reforzado hasta una temperatura (T1) que es superior a una temperatura de fusión máxima del segundo material polimérico para fundir por lo menos parcialmente la capa exterior, pero que es inferior a una temperatura de fusión máxima del primer material polimérico de manera que la capa interior y la superficie periférica interior del tubo multicapa no se reblandecen y mantienen así una integridad dimensional mientras que el segundo material polimérico fluye en, y se filtra a través, de los intersticios de trenza de la capa de refuerzo para formar una unión robusta entre el tubo multicapa y las fibras de refuerzo; y enfriar el tubo multicapa reforzado para solidificar la capa exterior fundida e incrustar las fibras de refuerzo en la capa exterior para formar el conjunto de manguera
Description
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normalmente dos hebras (mono o multifilamento) de las fibras de refuerzo 24 y una hebra (mono o multifilamento) de la fibra ligante.
Como ejemplo de la forma de realización de la trenza 30 mezclada descrita anteriormente, la figura 7 es una vista en perspectiva en sección transversal parcial de la trenza 30 mezclada que comprende seis hebras de fibra de refuerzo monofilamento 24 trenzadas con una hebra de fibra ligante monofilamento. Alternativamente, la trenza 30 mezclada de la figura 7 puede describirse como la trenza 30 mezclada que comprende seis cabos de refuerzo monofilamento (por ejemplo, cabos de vidrio) y un cabo ligante monofilamento trenzados o envueltos juntos.
Como ejemplo de la forma de realización de la trenza 30 mezclada descrita anteriormente, la figura 8 es una vista en perspectiva en sección transversal parcial de la trenza 30 mezclada que comprende seis hebras de fibra de refuerzo multifilamento 24 trenzadas con una hebra de fibra ligante multifilamento. Alternativamente, la trenza 30 mezclada de la figura 8 puede describirse como la trenza 30 mezclada que comprende seis cabos de refuerzo multifilamento (por ejemplo, cabos de vidrio) y un cabo ligante multifilamento trenzados o envueltos juntos.
El conjunto 10 de manguera puede incluir una o más capas protectoras adicionales. La capa protectora puede comprender una capa de refuerzo 16, una capa de recubrimiento y/o una capa de funda. El tipo y la cantidad de capas protectoras incluidas en el conjunto 10 de manguera dependen de la utilización prevista del conjunto 10 de manguera. Las capas de refuerzo adicionales pueden estar formadas por una trenza mezclada o por diversas otras formas de realización conocidas en la técnica.
Por ejemplo, el conjunto 10 de manguera puede incluir capas de refuerzo adicionales. Haciendo referencia a continuación a la figura 9, se ilustra una vista en perspectiva en sección transversal parcial del conjunto 10 de manguera que comprende el tubo multicapa 12, la capa de refuerzo 16 y una segunda capa de refuerzo 32.
Como otro ejemplo, el conjunto 10 de manguera puede incluir una capa de silicona 34 (por ejemplo una funda 34 de caucho de silicona). Haciendo referencia a continuación a la figura 10, se ilustra una vista en perspectiva en sección transversal parcial del conjunto 10 de manguera que comprende el tubo multicapa 12, la capa de refuerzo 16 y la funda 34 de caucho de silicona. Haciendo referencia a continuación a la figura 11, se ilustra una vista en perspectiva en sección transversal parcial del conjunto 10 de manguera que comprende el tubo multicapa 12, la capa de refuerzo 16, una segunda capa de refuerzo 32 y la funda 34 de caucho de silicona.
La funda 34 de caucho de silicona de esta forma de realización comprende una silicona. Por supuesto, la funda 34 de caucho de silicona puede comprender uno o más tipos de silicona. En una forma de realización, la funda 34 de silicona comprende un polialquilsiloxano tal como polidimetilsiloxano (“PDMS”). En otra forma de realización, la funda 34 de silicona comprende una silicona que presenta grupos funcionales haluro (por ejemplo, una fluorosilicona). En aún otra forma de realización, la funda 34 de silicona comprende una silicona que presenta grupos funcionales fenilo (por ejemplo, fenilsilicona). La silicona puede ser silicona de vulcanización a temperatura ambiente (“RTV”), que cura a temperatura ambiente, o silicona de vulcanización a alta temperatura (“HTV”), que cura a temperaturas mayores de 100ºC. En una forma de realización, la funda 34 de caucho de silicona comprende silicona HTV (o bien un caucho de alta consistencia (“HCR”) o bien un caucho de silicona líquido (“LSR”)). En una forma de realización preferida, la funda 34 de caucho de silicona está formada por silicona HCR que es un sólido de un componente. En cambio, LSR es un sistema líquido de dos componentes. Puede utilizarse un sistema de curado por radicales libres, tal como peróxido, o un sistema de curado por adición, tal como catalizador de platino, para formar un red de silicona reticulada tridimensional para proporcionar una funda 34 de caucho de silicona resistente a la temperatura y duradera. En una forma de realización típica, se utiliza un catalizador de peróxido de radicales libres para curar la silicona. Por supuesto, la silicona que se utiliza para formar la funda 34 de caucho de silicona puede incluir carga y otros diversos aditivos según sea necesario para mejorar las propiedades mecánicas, químicas y físicas de la funda 34 de caucho de silicona. Por ejemplo, puede añadirse un estabilizador frente al calor o modificador de caucho a la silicona para mejorar la estabilidad a alta temperatura y el rendimiento de deformación permanente por compresión.
Cuando se incluye en el conjunto 10 de manguera, la funda 34 de caucho de silicona presenta normalmente una dureza Shore A de desde 30 hasta 85, alternativamente desde 50 hasta 85. Además, la funda 34 de caucho de silicona presenta normalmente un grosor de desde 0,1 hasta 4, alternativamente desde 1,5 hasta 3,5, alternativamente desde 2,0 hasta 3,0 mm. En una forma de realización específica, la funda 34 de caucho de silicona está formado por HCR silicona y presenta un grosor de desde 1 hasta 3 mm. En otra forma de realización específica, la funda 34 de caucho de silicona está formada por LSR y presenta un grosor de desde 0,33 hasta 0,50 mm.
Puede aplicarse un promotor de la adhesión de organopolisiloxano a las fibras de la capa de refuerzo 16 para mejorar (1) la adhesión de la capa de refuerzo 16 al tubo multicapa 12, (2) la adhesión de las fibras de refuerzo 24 de la capa de refuerzo 16 entre sí, y/o (3) la adhesión de la funda 34 de caucho de silicona a la capa de refuerzo 16. El promotor de la adhesión se filtra por efecto mecha a la trenza 30 mezclada y humedece las fibras de refuerzo 24 ligando de ese modo las fibras de refuerzo 24 juntas. En una forma de realización, el promotor de la adhesión comprende un organopolisiloxano. En esta forma de realización, puede utilizarse una silicona con un alto porcentaje de grupos Si-H para fines de reticulación, es decir, puede utilizarse para reticular el organopolisiloxano. Se cree que
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comprender diversas configuraciones de la fibra de refuerzo y ligante. En una forma de realización, la etapa de formación de la trenza 30 mezclada a partir de las fibras de refuerzo 24 y las fibras ligantes 28 se define además como trenzar las fibras de refuerzo 24 y las fibras ligantes 28 para formar la trenza 30 mezclada.
Tal como se expuso anteriormente, el procedimiento también incluye la etapa de calentar el tubo multicapa reforzado 36 hasta una temperatura (T1) que es mayor que la temperatura de fusión máxima del segundo material polimérico para fundir al menos parcialmente la capa exterior 22, pero que es menor que la temperatura de fusión máxima del primer material polimérico de modo que la capa interior 18 y la superficie periférica interior 20 del tubo multicapa 12 no se reblandecen y por tanto mantienen la integridad dimensional. T1 es normalmente igual a o mayor de 190, alternativamente igual a o mayor de 220, alternativamente igual a o mayor de 250, alternativamente igual a o mayor de 280, alternativamente igual a o mayor de 310, alternativamente igual a o mayor de 340, alternativamente igual a o mayor de 370, alternativamente igual a o mayor de 400, ºC.
El tubo multicapa reforzado 36 se calienta en un horno para reblandecer o fundir el segundo material polimérico (es decir, la superficie periférica exterior 14 del tubo multicapa 12). Durante la etapa de calentar el tubo multicapa reforzado 36 que presenta la capa de refuerzo 16 aplicado al mismo, la capa de refuerzo 16 se incrusta en la superficie periférica exterior 14 del tubo multicapa 12 y, una vez enfriada, la capa de refuerzo 16 forma una fuerte unión física con la superficie periférica exterior 14 del tubo multicapa 12.
Cuando el procedimiento incluye la utilización de la trenza 30 mezclada, la etapa de calentar el tubo multicapa reforzado 36 se define además como calentar el tubo multicapa reforzado 36 hasta una temperatura (T1) igual a o mayor que la temperatura de fusión máxima de las fibras ligantes 28 para fundir al menos parcialmente las fibras ligantes 28, y enfriar el tubo reforzado para solidificar las fibras ligantes fundidas 28 y formar el conjunto 10 de manguera. La temperatura de reblandecimiento, la temperatura de fusión o la temperatura de descomposición de las fibras ligantes 28 es desde 200 hasta 400, alternativamente desde 215 hasta 325, alternativamente desde 210 hasta 300, ºC. La temperatura de reblandecimiento, la temperatura de fusión máxima y la temperatura de descomposición de las fibras de refuerzo 24 es normalmente mayor de 100, alternativamente mayor de 150, alternativamente mayor de 200, ºC mayor que la temperatura de fusión máxima de las fibras ligantes 28. Como tal, las fibras ligantes 28 se funden para formar el ligante 26 cuando se calienta el tubo reforzado, y las fibras de refuerzo 24 no se reblandecen, funden o degradan y, como tal, mantienen la integridad estructural.
En una forma de realización de este tipo, las fibras de refuerzo 24 comprenden fibras de vidrio o de cerámica y presentan una temperatura de reblandecimiento de al menos 100ºC mayor que la temperatura de fusión máxima de las fibras ligantes 28. En otra forma de realización de este tipo, las fibras de refuerzo 24 comprenden fibra de aramida y presentan una temperatura de descomposición de al menos 100ºC mayor que la temperatura de fusión máxima de las fibras ligantes 28. En aún otra forma de realización de este tipo, las fibras de refuerzo 24 comprenden poliamida y presentan una temperatura de fusión máxima de al menos 100ºC mayor que la fusión máxima de las fibras ligantes 28.
Cuando el conjunto 10 de manguera se calienta hasta una temperatura tal que la superficie periférica exterior 14 del tubo multicapa 12 se reblandece y la capa de refuerzo 16 y las fibras de la misma se incrustan en la capa exterior 22 (en la superficie periférica exterior 14) del tubo multicapa 12, se prefiere el tubo multicapa 12 que es eléctricamente conductor. El tubo multicapa eléctricamente conductor 12 conduce el calor de manera más eficaz y facilita por tanto la fusión de la superficie periférica exterior 14 del tubo multicapa 12, lo que proporciona a su vez una unión robusta entre el tubo multicapa 12 y la capa de refuerzo 16. En una forma de realización, hay una diferencia de aproximadamente 38ºC en la temperatura localizada en la superficie periférica exterior 14 del tubo multicapa 12 entre el tubo multicapa 12 que es conductor y el tubo multicapa 12 que es el tubo multicapa no conductor 12 (suponiendo que las temperaturas fijadas del horno son las mismas). Como tal, en diversas formas de realización del procedimiento, se utiliza el tubo multicapa conductor 12. En una forma de realización, el tubo multicapa 12 comprende una capa interior conductora 18 y una capa exterior no conductora 22 que presenta una menor temperatura de fusión máxima que la temperatura de fusión máxima de la capa interior 18.
El procedimiento incluye opcionalmente la etapa de presurizar una cavidad interior del tubo multicapa reforzado 36 con un fluido tal como agua, un gas inerte (por ejemplo nitrógeno), o aire, a través de una entrada y una salida (cada extremo del tubo multicapa reforzado 36) durante la etapa de calentar el tubo multicapa reforzado 36. La cavidad del tubo multicapa reforzado 36 se presuriza normalmente hasta una presión de hasta 500 (3447), alternativamente desde 5 hasta 100 (de 34,5 a 689,5), alternativamente desde 10 hasta 75 (de 68,9 a 517,1), alternativamente desde 20 hasta 60 (de 137,9 a 413,7), PSI (kPa). La etapa de presurizar el tubo multicapa reforzado 36 mantiene la integridad dimensional del tubo de múltiples capas reforzado 36 durante la etapa de calentamiento y también facilita la adhesión de la capa de refuerzo 16 al tubo de múltiples capas 12 debido a que la presión fuerza la trenza fija contra la superficie periférica exterior 14 del tubo multicapa 12.
La etapa de presurización también puede crear un gradiente/diferencial de temperatura entre la superficie periférica exterior 14 del tubo multicapa 12 y la superficie periférica interior 20 del tubo multicapa 12 durante la etapa de calentar el tubo multicapa reforzado 36. Por supuesto, este gradiente de temperatura disminuye normalmente a medida que aumenta el tiempo de procesamiento, es decir, la temperatura del fluido se eleva gradualmente hacia T1.
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forma de realización, el segundo material polimérico que define la superficie periférica exterior 14 del tubo multicapa 12 , presenta una temperatura de fusión máxima de dentro de 100ºC de, alternativamente dentro de 50ºC de, alternativamente dentro de 20ºC de, la temperatura de fusión máxima de la fibra ligante. Dentro de tal como se utiliza en la presente memoria se define como dentro de más/menos los grados especificados, por ejemplo dentro de 20ºC
5 se define dentro de más 20ºC y menos 20ºC (para un intervalo total de 40ºC).
El procedimiento incluye opcionalmente la etapa de reticular el segundo material polimérico de la capa exterior 22 del tubo multicapa 12 del conjunto 10 de manguera. El segundo material polimérico puede reticularse con calor, radiación ultravioleta (UV), haz de electrones, y combinaciones de los mismos. La etapa de reticulación se lleva a 10 cabo normalmente de manera posterior a la etapa de calentar el tubo multicapa reforzado 36. Si la etapa de reticulación se lleva a cabo antes de la etapa de calentar el tubo multicapa reforzado 36, el segundo material polimérico no fluirá bien al interior de los intersticios de trenza. En una forma de realización preferida, el segundo material polimérico de la capa exterior 22 del tubo multicapa 12 del conjunto 10 de manguera se reticula con un haz de electrones. Las propiedades físicas del primer material polimérico (y cualquier capa intermedia dentro del tubo
15 multicapa 12) no deben degradarse durante el procedimiento de reticulación (por ejemplo, con haz de electrones). Como tal, el primer material polimérico de la capa interior 18 y el material polimérico de cualquier capa intermedia deben seleccionarse de manera apropiada. En diversas formas de realización, el primer material polimérico puede reticularse para mejorar las propiedades del primer material polimérico y también impedir la degradación de las propiedades físicas del material cuando se reticula el segundo material polimérico.
20 En una forma de realización, cuando el procedimiento incluye la utilización de la trenza 30 mezclada, las fibras ligantes 28 comprenden un fluoropolímero seleccionado del grupo de politetrafluoroetileno, etileno-propileno fluorado, perfluoroalcoxilo y etileno-tetrafluoroetileno, y el material polimérico que define la superficie periférica exterior 14 del tubo multicapa 12 comprende un fluoropolímero. En esta forma de realización, las fibras ligantes de
25 fluoropolímero 28 se funden para formar el ligante 26 que es compatible con, y muestra una adhesión robusta a, el material multicapa que comprende fluoropolímero.
En otra forma de realización, cuando el procedimiento incluye la utilización de la trenza 30 mezclada, las fibras ligantes 28 comprenden una poliamida seleccionada del grupo de PA11, PA12, PA610, PA612, PA1010, PA6, PA66, 30 PA1110T y PA1212T, y el material polimérico que define la superficie periférica exterior 14 del tubo multicapa 12 comprende una poliamida. En esta forma de realización, las fibras ligantes de poliamida 28 se funden para formar el ligante 26 que es compatible con, y muestra una adhesión robusta a, el tubo multicapa 12 que comprende poliamida.
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