ES2363681B1 - Tubo - Google Patents

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Abstract

Tubo que comprende al menos dos capas concéntricas, caracterizado porque la capa más exterior o primera capa está realizada en PA612 y la segunda capa interna inmediatamente adyacente a la primera capa está realizada en PA6.

Description

Tubo.
La presente invención hace referencia a un tubo. Más en particular, la presente invención hace referencia a un tubo con características mejoradas para aplicaciones en la industria automovilística, más en particular para líneas de vacío para servofreno y líneas de combustible y gases de combustión, si bien la invención no se limita necesariamente a dichas aplicaciones.
Las líneas de vacío para servofreno se fabrican, según la técnica conocida, utilizando un plástico técnico, tales como PA12 (Poliamida 12; nomenclatura CAS poli[imino(1-oxo-1,12-dodecanodiil)]) PA 612 (Poliamida 6,12; nomenclatura CAS poli[imino-1,6-haxanodiilimino(1,12-dioxo-1,12-dodecanodiil)]) y TEEE (Elastómero termoplástico de éster-éter), puesto que dichos materiales tienen características tales como:
a) alta resistencia química a los aceites, y otros agentes presentes en el área del motor,
b) alta flexibilidad para absorber vibraciones del chasis del motor,
c) resistencia al envejecimiento a altas temperaturas, y
d) resistencia al colapso a altas temperaturas.
Si bien dichos materiales cumplen su función de una manera que se podría calificar como suficientemente correcta, resultaría recomendable disponer de tubos de características mejoradas. Por otra parte, la demanda excesiva de uno de los plásticos antes mencionados lleva con facilidad a restricciones en cuanto a la disponibilidad de los mismos a nivel mundial, lo que lleva aparejado fluctuaciones en el precio de dichos materiales, lo que pone en duda la viabilidad técnico-económica en determinadas aplicaciones. En particular, la PA12 presenta una temperatura de fusión estándar relativamente baja (173±3ºC) lo cual es un inconveniente, puesto que, aparte de la evidente limitación de temperaturas, requiere unos dimensionamientos de las tuberías y soportes mayores y más cuidadosos, para evitar el colapso de la estructura a temperaturas cercanas a la temperatura de fusión estándar. Por su parte, la PA612 resulta más cara, de menor disponibilidad y presenta peores características térmicas y mecánicas. Por su parte el TEEE presenta un muy mal comportamiento en zonas tensionadas mecánicamente cuando entran en contacto con ozono, incluso si se procede a un templado tras la inserción de los componentes. Por ello, algunos fabricantes han prohibido la utilización de TEEE para aplicaciones de frenos.
Es un objetivo de la presente invención dar a conocer un nuevo material para la realización de tubos para líneas de vacío capaz de garantizar los requerimientos del sector para este tipo de tubos (tales como, por ejemplo, las normas técnicas de fabricantes de automóviles) y que supone una mejora desde el punto de vista mecánico, térmico, de disponibilidad comercial y económico.
De acuerdo con la presente invención, dicho objetivo puede obtenerse mediante un tubo que comprende al menos dos capas concéntricas, en el que la capa más exterior o primera capa está realizada en PA612 y la segunda capa interna inmediatamente adyacente a la primera capa está realizada en PA6.
La PA6 también es conocida por el nombre CAS poli[imino(1-oxo-1,6-hexanodiil)].
De acuerdo con las pruebas realizadas, ambos materiales, en esta configuración y para la aplicación citada, son químicamente compatibles en términos de adhesión. Esto hace posible la extrusión del tubo a partir de un sistema de cabezales de extrusión de dos capas, en vez de utilizar un sistema de extrusión con más capas debido a la utilización de adhesivos que serían necesario utilizar en el caso de que ambos materiales no fueran compatibles, lo que no aportaría ningún valor a las características del tubo, pero sí mayor dificultad y coste al proceso de extrusión.
La capa de PA612 utilizada como capa más externa del tubo coincide con uno de los materiales actualmente utilizados para realizar estos tubos y tiene como función proteger a la capa de PA6 contra determinados agentes químicos presentes en el área del motor y contra los cuales la resistencia de la PA6 es claramente mejorable. La PA6 no es actualmente utilizada para este tipo de aplicaciones por su falta de resistencia química, permitiendo la capa externa de PA612 su utilización en esta aplicación en unas condiciones ventajosas en cuanto a características térmicas y mecánicas y precio final. El espesor de la capa externa es, preferentemente, lo más pequeño como sea técnicamente posible realizar a la vez que garantice la resistencia química requerida, puesto que el resto de características de la PA6 (térmicas, mecánicas, disponibilidad comercial y económicas) son superiores.
La presente invención también prevé una realización preferente, consistente en un tubo que comprende al menos cuatro capas concéntricas, siendo la capa más externa del tubo o primera capa una capa de PA612, y la capa interna inmediatamente adyacente a ésta o segunda capa, una capa de PA6, la tercera capa, inmediatamente adyacente a la citada segunda capa, de PA6 una capa de PA612, y la cuarta capa más interna inmediatamente adyacente a la tercera capa de PA612, una capa de PA12. Más preferentemente, dicha capa de PA12 es la capa más interna del tubo.
Esta realización es adecuada cuando se quiere mejorar la resistencia química del tubo. En particular, la capa de PA12 (material actualmente utilizado para los tubos de servofreno) garantiza una resistencia química superior a la de la PA6 para los gases que corren por su interior, generados en la combustión. En esta configuración de cuatro capas, la capa de PA6.12 es utilizada además como un adhesivo entre la PA6 y la PA12, puesto que estos compuestos no son químicamente compatibles. Además la PA6.12 presenta características mecánicas, térmicas y químicas adecuadas y el tubo puede generarse por extrusión.
También sería posible, de acuerdo con la invención, utilizar un tubo de únicamente tres capas prescindiendo de la capa más interior de PA12, puesto que la PA6.12 presenta también resistencia a los gases de combustión, si bien no presenta el mismo nivel de desempeño y estabilidad que la PA12.
La presente invención también prevé que, ventajosamente, la segunda capa de PA6 presente un espesor de al menos 0,65 mm para obtener unas propiedades mecánicas mejores. También preferentemente, el espesor de la pared del tubo será de al menos 1 mm.
Los tubos objeto de la presente invención son especialmente adecuados para su uso en aplicaciones de tubos de vacío para servofreno, si bien la invención no se limita necesariamente a dicha utilización. En parti
cular, las realizaciones de dos, tres y cuatro capas son especialmente adecuadas para líneas de transporte de combustible y gases de combustión.
Para una mejor compresión de la invención, se adjunta a título de ejemplo explicativo pero no limitativo, unos dibujos de una realización de la presente invención.
La figura 1 muestra una sección transversal de una primera realización de un tubo según la presente invención.
La figura 2 muestra una sección transversal de una segunda realización de un tubo según la presente invención.
La figura 3 muestra una sección transversal de una tercera realización de un tubo según la presente invención.
La figura 1 muestra el corte transversal de un tubo bicapa. La primera capa más exterior (1) se realizó en PA6.12. En particular, en el ejemplo se utilizó el material con denominación comercial EVONIK VESTAMID EX9350. La segunda capa más interior
(2) y adyacente a la primera capa exterior (1) está realizada en PA6. En particular, en el ejemplo se utilizó el material con denominación comercial UBE NYLON 1024JI. En el ejemplo mostrado, no existe adhesivo entre ambas capas.
De acuerdo con los estudios realizados, la mejor combinación de propiedades del tubo bicapa para aplicaciones de servofreno se consigue cuando la capa más externa (1) representa entre el 20% y el 40% de espesor total del tubo, y la capa más interna (2) el 80-60% restante correspondiente. En particular, se realizaron mediante extrusión tubos lisos de diámetros externos de 8 y 10 mm, en ambos casos con un espesor de pared de 1 mm. Los espesores nominales fueron de 0,3±0,05 mm para la capa externa (1) y de 0,7±0,05 mm para la capa interna.
La figura 2 muestra una segunda realización de tubo tetracapa obtenido por extrusión. No existen adhesivos entre las capas. Las dos capas más exteriores (1), (2) están realizadas en los mismos materiales que el tubo del ejemplo de la figura 1. De manera inmediatamente adyacente a la segunda capa (2), se sitúa una tercera capa (3) de PA6.12, mismo material que el de la primera capa más exterior (1). Inmediatamente adyacente a la tercera capa (4), se sitúa una cuarta capa (4), la más interior, realizada en PA12. En particular, para el ejemplo se utilizó el material cuya designación comercial es UBE UBESTA 3030 JLX1.
De acuerdo con los estudios realizados, la mejor combinación de propiedades del tubo tetracapa para su utilización en aplicaciones de servofreno se consigue cuando la primera capa (1) más exterior es entre un 15% y un 35% del espesor del tubo, la segunda capa (2) entre un 40% y un 60% del espesor del tubo, la tercera capa (3) entre un 10% y un 20% del espesor del tubo, y la cuarta capa entre un 10% y un 20% del espesor total del tubo. Un espesor óptimo de pared para esta aplicación puede ser 1 mm, la tolerancia dimensional típica del espesor obtenible mediante el proceso de extrusión es de ±0,05 mm. En el caso particular mostrado, se realizaron tubos de diámetros nominales8y10mm, con espesores de capa de 0,25±5 mm para la primera capa (1), 0,45±5 mm para la segunda capa (2), y 0,15±5 mm para cada una de las capas tercera (3) y cuarta (4).
La figura 3 muestra una tercera realización de tubo tricapa obtenido por extrusión. No existen adhesivos entre las capas. Las capas (1), (2) y (3) están realizadas en materiales idénticos a los utilizados en las capas de igual numeral del ejemplo de la figura 2.
De acuerdo con los estudios realizados, la mejor combinación de propiedades del tubo tricapa para su utilización en aplicaciones de servofreno se consigue cuando la primera capa (1) más exterior es entre un 20% y un 40% del espesor del tubo, la segunda capa (2) entre un 40% y un 60% del espesor del tubo y la tercera capa (3) más interior entre un 15% y un 25% del espesor del tubo. En el caso particular mostrado, se realizaron tubos de diámetros nominales 8 y 10 mm, con espesores de capa de 0,25±5 mm para la primera capa (1), 0,55±5 mm para la segunda capa (2), y 0,20±5 mm para la tercera capa (3).
Los puntos de fusión de los materiales utilizados en los ejemplos son los siguientes: para PA12, 173±3ºC, PA6.12 198±3ºC, PA6 219±3ºC. No obstante, el parámetro más importante no es éste sino la temperatura estándar de colapso. Dicha temperatura estándar es determinada en las siguientes condiciones: se coloca un trozo de tubo de al menos 300 mm en una cámara climática, aplicando una presión en el interior del tubo de -0,999 bar relativos. Se mantiene la temperatura de la cámara al menos durante una hora, el incremento de temperatura es de máximo 5ºC por cada hora, disminuyéndose dicho incremento de temperatura a 3ºC en las proximidades de la temperatura de colapso. La determinación acaba cuando el tubo colapsa sobre sí mismo.
En el caso de los tubos de 8 mm de diámetro y 1 mm de espesor de los ejemplos de las figuras 1, 2 y 3, la temperatura estándar de colapso fue de al menos 200±3ºC para el tubo bicapa, de 195ºC±3ºC para el tubo tricapa de 185ºC±3ºC para el tubo tetracapa. Esto significa una mejora de hasta más de 30ºC sobre los tubos conocidos de PA12 y PA612 de la técnica actual. Además, la temperatura de colapso de los tubos tricapa y cuatricapa puede ser aumentada aumentando el espesor de la capa de PA6 hasta los 0,7 mm. En particular, la misma prueba realizada sobre tubos de tipo conocido, de las mismas dimensiones que el ejemplo, arrojó los siguientes resultados: 170±3ºC para tubo de PA12 y 175±3ºC para tubo de PA6.12.
Para los tubos de los ejemplos anteriores, se realizó igualmente los tests requeridos por las normas de diferentes fabricantes automovilísticos, siendo los resultados obtenidos satisfactorios.
Si bien la invención se ha descrito con respecto a ejemplos de realizaciones preferentes, éstos no se deben considerar limitativos de la invención, que se definirá por la interpretación más amplia de las siguientes reivindicaciones.

Claims (17)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Tubo que comprende al menos dos capas concéntricas, caracterizado porque la capa más exterior
    o primera capa está realizada en PA612 y la segunda capa interna inmediatamente adyacente a la primera capa está realizada en PA6.
  2. 2.
    Tubo, según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende una tercera capa inmediatamente adyacente a la segunda capa realizada en PA612.
  3. 3.
    Tubo, según la reivindicación 2, caracterizado porque comprende una cuarta capa inmediatamente adyacente a la tercera capa realizada en PA12.
  4. 4.
    Tubo, según la reivindicación 1, caracterizado porque es un tubo bicapa, siendo la segunda capa la capa más interna del tubo.
  5. 5.
    Tubo, según la reivindicación 4, caracterizado porque la primera capa tiene un espesor correspondiente a entre el 20% y el 40% del espesor total del tubo, y la segunda capa tiene un espesor de entre un 60% y un 80% del espesor total del tubo.
  6. 6.
    Tubo, según la reivindicación 2, caracterizado porque es un tubo tricapa, siendo la tercera capa la capa más interna del tubo.
  7. 7.
    Tubo, según la reivindicación 6, caracterizado porque la primera capa tiene un espesor correspondiente a entre el 20% y el 40% del espesor total del tubo, la segunda capa tiene un espesor de entre un 40% y un 60% de dicho espesor total, y la tercera capa tiene un espesor de entre un 15% y un 25% de dicho espesor.
  8. 8.
    Tubo, según la reivindicación 3, caracterizado porque es un tubo tetracapa, siendo la cuarta capa la capa más interna del tubo.
  9. 9.
    Tubo, según la reivindicación 8, caracterizado porque la primera capa tiene un espesor correspondiente a entre el 15% y el 35% del espesor total del tubo, la segunda capa tiene un espesor de entre un 40% y un 60% de dicho espesor total, y la tercera capa tiene un espesor de entre un 10% y un 20% del dicho espesor total y la cuarta capa tiene un espesor de entre un 10% y un 20% de dicho espesor total.
  10. 10.
    Tubo, según cualquiera de las reivindicaciones 1a9, caracterizado porque el espesor de la segunda capa es de al menos 0,65 mm.
  11. 11.
    Tubo, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el espesor total del tubo es de al menos 1 mm.
  12. 12.
    Tubo, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque carece de adhesivo entre sus capas.
  13. 13.
    Utilización de un tubo según cualquiera de las reivindicaciones1a12enuna línea de vacío para servofreno.
  14. 14.
    Utilización de un tubo según la reivindicación 2 ó 3, o bien según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 13 en dependencia de la reivindicación 2 ó 3, para una línea de transporte de gases de combustión.
  15. 15.
    Utilización de un tubo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, para una línea de transporte de combustible de un vehículo.
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    OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS
    N.º solicitud: 201130718
    ESPAÑA
    Fecha de presentación de la solicitud: 05.05.2011
    Fecha de prioridad:
    INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA
    51 Int. Cl. : Ver Hoja Adicional
    DOCUMENTOS RELEVANTES
    Categoría
    Documentos citados Reivindicaciones afectadas
    A
    US 5390705 A (BRUNNHOFER ERWIN ) 21/02/1995, columna 2, líneas 5-41. 1-15
    A
    GB 2048427 A (AUTOMOTIVE PROD CO LTD ) 10/12/1980, página 1, líneas 61-88; Figuras. 1-15
    A
    US 2009130357 A1 (SEYLER ANDREAS ) 21/05/2009, Figura1. 1-15
    A
    US 2004126523 A1 ( MASUDA HARUHISA ET AL.) 01/07/2004, Ejemplos. 1-15
    A
    US 6670004 B1 (GREEN EDWARD A ) 30/12/2003, reivindicaciones. 1-15
    Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud
    El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:
    Fecha de realización del informe 27.07.2011
    Examinador M. Bautista Sanz Página 1/4
    INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA
    Nº de solicitud: 201130718
    CLASIFICACIÓN OBJETO DE LA SOLICITUD
    B32B27/34 (2006.01) F16L9/12 (2006.01) F16L11/04 (2006.01) B32B1/08 (2006.01)
    Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación)
    B32B, F16L
    Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de búsqueda utilizados)
    INVENES, EPODOC, WPI
    Informe del Estado de la Técnica Página 2/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 201130718
    Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 27.07.2011
    Declaración
    Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-15 SI NO
    Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-15 SI NO
    Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).
    Base de la Opinión.-
    La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.
    Informe del Estado de la Técnica Página 3/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 201130718
    1. Documentos considerados.-
    A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.
    Documento
    Número Publicación o Identificación Fecha Publicación
    D01
    US 5390705 A (BRUNNHOFER ERWIN ) 21.02.1995
  16. 2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración
    El objeto de la invención es un tubo con al menos dos capas concéntricas estando la más exterior constituida por una poliamida PA 612 y la interior por una poliamida PA 6. También se refiere a tubos tricapa y cuatricapa con composiciones de poliamidas desde el exterior al interior de PA 612/PA 6/PA 612 y PA 612 / PA 6 / PA 612 / PA 12, respectivamente, así como el uso de los mismos en la industria automovilística (líneas de vacío en servofrenos, líneas de transporte de gases de combustión y combustible.
    El documento D01, considerado el estado de la técnica más cercano, divulga un tubo de 0,5 a 4 mm de espesor formado por dos capas concéntricas de resinas sintéticas con aplicación en vehículos a motor para líneas de combustible. Las capas interna y externa están constituidas por una resina seleccionada entre nylon 6, nylon 66, nylon 46, nylon 69, nylon 61, nylon 612, nylon 6-3T, nylon 11, nylon 12, polipropileno, tereftalato de polietileno o de polibutileno, poliéster TEEE o mezclas, con espesores entre 0,1 y 0,2 mm para la capa exterior (columna 2, líneas 5-41).
    Si bien el documento D01 divulga la posibilidad de seleccionar una poliamida 612 (nylon 612) como capa externa y una poliamida 6 (nylon 6) como capa interna del tubo como así recoge la solicitud, dadas las múltiples posibilidades de resinas entre las que se pueden seleccionar que comprenden desde distintas poliamidas hasta otros polímeros de naturaleza diversa, la selección en concreto de la poliamida PA 6 y PA 612, respectivamente para las capas interna y externa del tubo, no se considera una opción obvia que un experto en la materia aplicase sin el ejercicio de esfuerzo inventivo. Esta combinación presenta la ventaja de proporcionar una mejora en las propiedades mecánicas y térmicas de cara a su aplicación en líneas de vacío así como en líneas de combustible y gases de combustión.
    Por lo tanto, la invención recogida en las reivindicaciones 1 a 15 es nueva y con actividad inventiva según los artículos 6.1 y
  17. 8.1 de la ley 11/1986 de patentes.
    Informe del Estado de la Técnica Página 4/4
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