BR102020004872A2 - Tubo com múltiplas camadas - Google Patents

Abstract

tubo com múltiplas camadas. que revela um tubo de múltiplas camadas aplicado em sistemas de linhas de combustível para veículos automotivos, em que dito tubo é compreendido por uma camada interna, uma camada intermediária, e uma camada externa, e estas camadas são confeccionadas em material polimérico, os quais são, por sua vez, aprimorados quimicamente para apresentar melhor absorção a impactos, a altas variações de temperatura e resistência a produtos químicos.

Description

TUBO COM MÚLTIPLAS CAMADAS CAMPO DE APLICAÇÃO

[001] A presente patente de invenção está contida no campo de aplicação de mangueiras e tubos flexíveis utilizados em veículos automotivos, e particularmente se trata de um inovado tubo de combustível com múltiplas camadas aplicado em sistemas de transporte de combustível do veículo. O tubo da presente invenção foi desenvolvido com características técnicas especificas para apresentar diversas camadas confeccionadas em material polimérico, o que lhe confere uma excelente resistência mecânica, excelente estabilidade química, resistência superior à extração de oligômeros e excelente propriedade de permeabilidade ao hidrocarboneto.

DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICA

[002] Como é de amplo conhecimento dos profissionais envolvidos na indústria automobilística, são comuns as soluções para o transporte de combustível para o motor utilizando tubulações, mangueiras ou tubos fabricados em materiais poliméricos como poliolefinas, poliamidas, fluoropolímeros, borracha, elastômeros termoplásticos, entre outros. Entre os materiais mencionados, as poliamidas em particular são muito utilizadas devido a seu alto desempenho. Anteriormente, as tubulações do sistema de transporte de combustível eram feitas em materiais metálicos. Porém, tubulações de materiais plásticos obtiveram um sucesso excepcional em sua aplicação, pois apresentam melhor eficiência, menor peso e maior facilidade de fabricação, e ainda maior resistência química ao contato com combustível ou vapor de combustível. Dessa forma, os tubos plásticos efetivamente substituíram as tubulações metálicas e tornaram-se padrão na indústria.

[003] De modo geral, essas tubulações de combustível devem atender a uma série de requisitos para a aplicação em sistemas de linhas de combustíveis automotivos, como, por exemplo, apresentar propriedades químicas satisfatórias, pois estas tubulações são expostas ao contato com combustíveis, vapores de combustíveis e óleos, frequentemente em altas temperaturas. Outras características a serem atendidas são propriedades mecânicas como resistência ao impacto, resistência à fadiga e flexibilidade.

[004] Ademais, essas tubulações automotivas devem apresentar boas propriedades de barreira a hidrocarbonetos, ou seja, baixa permeabilidade, para evitar que os vapores de combustíveis passantes por elas sejam emitidos para a atmosfera.

[005] O estado da técnica, apesar de revelar diversas soluções de tubos fabricados em material polimérico, mostra inconvenientes ainda não completamente superados. Em particular, a camada interna das tubulações de linhas de combustíveis conhecidas é continuamente degradada em contato com o próprio combustível, o que causa liberação de oligômeros que podem contaminar o combustível ou, em conjunto com as impurezas presentes nos combustíveis, até mesmo podem entupir ou danificar elementos do sistema de alimentação do motor. Um exemplo seria o entupimento de bicos de injeção, algo prejudicial ao desempenho do motor e de grande inconveniência para o proprietário do veículo.

[006] Para sanar tais problemas, o estado da técnica conta com algumas soluções, conforme apresentado no documento de número BR 102017020226, depositado em 21/09/2017, sob título “CORPO OCO DE CAMADAS MÚLTIPLAS COM ALTA RESISTÊNCIA À LIXIVIAÇÃO”, que trata de um corpo oco de camadas múltiplas compreendendo as seguintes camadas: I. uma camada interna (camada I) compreendendo uma composição de moldagem com base em PA612, PA610, PA1010, PA1012 e/ou PA1212 e seus copolímeros e suas misturas; II. opcionalmente uma camada promotora de adesão (camada II) composta por uma composição de moldagem com base nos seguintes componentes: a) 0 a 80 partes em peso de uma poliamida selecionada entre PA6, PA66, PA6/66 e suas misturas, b) 0 a 100 partes em peso de um copolímero de poliamina-poliamida e c) 0 a 80 partes em peso de uma poliamida selecionada entre PA11, PA12, PA612, PA1010, PA1012, PA1212 e suas misturas, onde a soma total das partes em peso dos componentes a), b) e c) é 100; III. uma camada (camada III) composta por uma composição de moldagem de copolímero de etileno-álcool vinílico é executado de forma que não mais de 0,2 g/m2 de extrato insolúvel e não mais de 7,0 g/m2 de extrato solúvel sejam lavados do corpo oco de camadas múltiplas como um sistema geral na primeira exposição ao combustível, determinado em um tubo de camadas múltiplas com a mesma estrutura de camada, uma espessura de parede de 1 mm e um diâmetro interno de 6 mm.

[007] Outro exemplo seria do documento de número US 2016/0271913, depositado em 17/03/2016, sob título “MULTILAYER COMPOSITE COMPRISING AN EVOH LAYER”, que se refere a um compósito de multicamadas contendo as seguintes camadas: I. uma primeira camada (camada I) de um composto de moldagem contendo pelo menos 40% em peso % dos seguintes componentes: 1) 60 a 99 partes em peso de uma copoliamida à base de hexametilenodiamina, ácido tereftálico e um ácido alicarático dicarboxílico com 8 a 19 átomos de carbono e 2) 40 a 1 partes em peso de um copolímero olefínico como modificador de impacto, em que as partes em peso de 1) e 2) somam 100; II. uma segunda camada (camada II) de um composto de moldagem contendo pelo menos 60% em peso % de EVOH; III uma terceira camada de um composto de moldagem de poliamida, tem uma alta temperatura de distorção ao calor, uma resistência ao impacto muito boa, um alongamento alto na ruptura e boa adesão da camada.

[008] Ainda outro exemplo seria do documento de número JP 2015-078758, depositado em 18/10/2013, sob título “FUEL HOSE”, que se refere a necessidade em um tubo de combustível que possa manter sua forma e evitar quebras resultantes da deterioração do desempenho do alongamento, mesmo sob ambiente de alta temperatura em uma sala de máquinas. A solução proposta é apresentar um tubo de combustível que inclui uma camada mais interna, uma camada de barreira laminado do lado de fora da camada mais interna e uma camada mais externa do lado de fora da camada de barreira. A camada de barreira é feita a partir de copolímero de tetrafluoroetileno/éter perfluoroalquil vinil/copolímero de clorotrifluoroetileno.

[009] Independentemente das soluções reveladas no estado da técnica, é evidente que existe uma forte tendência ao desenvolvimento de um tubo multicamada com excelentes propriedades mecânicas, estabilidade química, permeabilidade excepcional e resistência à extração de oligômeros. Ademais, nota-se que o estado da técnica prevê tubos cujas camadas são confeccionadas em compósitos baseados em misturas de poliamidas com outras substâncias, como copoliamidas à base de ácidos, resinas a base de flúor, ou até mesmo outros tipos de poliamidas.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[010] A presente invenção tem como principal objetivo apresentar um inovador tubo de múltiplas camadas para aplicação em sistemas de transporte de combustível líquido em veículos automotivos com excelente resistência mecânica, excelente estabilidade química, resistência superior à extração de oligômeros e excelente propriedade de permeabilidade ao hidrocarboneto, o que faz com que o tubo multicamada em questão tenha baixa emissão de hidrocarbonetos para o meio ambiente, contribuindo assim para a redução da poluição.

[011] Outro objetivo da presente invenção consiste em apresentar um tubo multicamada para transporte de combustível em veículos automotivos que pode ser fabricado com base em processos amplamente conhecidos no estado da técnica.

[012] Os objetivos da presente invenção são alcançados através da confecção de um tubo multicamada, compreendendo, da parte interna para a parte externa:

• - uma camada interna em PA6
• - uma camada intermediária em EVOH com pelo 27% mol de etileno em relação ao copolímero; e
• - uma camada externa em PA612.

[013] Em uma variante construtiva, o tubo multicamada compreende, da parte interna para a parte externa:

• - uma camada interna em PA9T;
• - uma camada intermediária em PA6; e
• - uma camada externa em PA612.

[014] Em ambas as configurações, o PA612 pode ser substituído por um PA610 quimicamente aprimorado para absorção de impacto, com excelente resistência ao sal, resistência a altas temperaturas e flexível. Ademais, a camada externa de PA612, ou PA610, apresenta, em decorrência da poliamida utilizada na sua confecção, alta resistência mecânica, ideal para proteger as camadas mais internas do desgaste físico e da degradação química.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[015] A matéria objeto desta invenção ficará totalmente clara em seus aspectos técnicos a partir da descrição pormenorizada que será feita com base na figura abaixo relacionada, na qual:
a figura 1 mostra uma vista, em perspectiva semiexplodida, do tubo de múltiplas camadas, ilustrando a montagem do tubo em questão;
a figura 2 mostra uma vista frontal em corte transversal do tubo de múltiplas camadas, demonstrando todas suas camadas;
a figura 3 mostra uma vista, em perspectiva semiexplodida, de uma variante construtiva do tubo de múltiplas camadas, ilustrando a montagem da variante construtiva do tubo; e
a figura 4 mostra uma vista frontal em corte transversal de uma variante construtiva do tubo de múltiplas camadas, demonstrando todas suas camadas.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[016] De conformidade com os objetivos apresentados por meio da breve descrição, a presente invenção refere-se a um "TUBO DE MÚLTIPLAS CAMADAS”, e trata mais precisamente de um tubo (1) de múltiplas camadas e com um corpo principal oco de formato tubular, cujas camadas são confeccionadas em material polimérico, mais especificamente em poliamidas. O tubo (1) é preferencialmente aplicado em um sistema de linha de combustível para veículos automotivos.

[017] O referido tubo (1) é compreende as seguintes camadas, do seu interior para o exterior, em sucessão direta:

• - uma camada interna (a), confeccionada em poliamida 6 (PA6), a qual é aprimorada quimicamente para apresentar melhor absorção a impactos;
• - uma camada intermediária (b) em copolímero de etileno vinil álcool (EVOH) com pelo menos 27% mol de etileno em relação ao copolímero; e
• - uma camada externa (c) em poliamida 612 (PA612), a qual é quimicamente aprimorada para absorção de impacto, excelente resistência ao sal, flexibilidade e resistência à grandes variações de temperatura.

[018] O material PA6 que compõe a camada interna (a) apresenta uma construção com excelentes propriedades de resistência à abrasão e boa propriedade de resistência a extração de oligômeros, além de ser quimicamente resistente a óleos, gasolina, etanol, ácidos fracos, álcalis concentrados e diluídos. Portanto o PA6 é ideal para ficar em contato com o combustível transportado pelo sistema de linha de combustível a qual o tubo (1) está aplicado. Ademais, o material PA6 da camada interna (a) é aprimorado quimicamente para apresentar melhor absorção a impactos. A poliamida 6 é amplamente conhecida por apresentar custos baixos consideráveis em sua fabricação.

[019] A camada intermediária (b) é composta por EVOH com pelo menos 27% mol de etileno em relação ao copolímero, um material já conhecido pelo estado da técnica por sua excelente resistência à permeabilidade e amplamente utilizado na indústria de alimentos para esse fim. A permeabilidade do EVOH a gases é dependente da taxa de copolimerização de etileno e vinil álcool, portanto o EVOH com alto teor de etileno, ou seja, acima de 27%, é usualmente utilizado como barreira a gases por conta desta propriedade. Dessa forma, o mencionado tubo (1) apresenta permeabilidade a hidrocarbonetos conferidos pelo EVOH que compõe a camada intermediária (b).

[020] Já a camada externa (c) é composta pelo material PA612, o qual apresenta excelente resistência às propriedades físicas e químicas, baixo coeficiente de absorção à umidade, altas propriedades de isolamento, excelente estabilidade dimensional do material, baixa suscetibilidade à deformação causada pela variação de temperatura, alta resistência à abrasão, óleo e benzina. Portanto, o material PA612 é ideal para proteger as camadas subsequentes do tubo (1) do desgaste físico e de degradações químicas.

[021] Pelo fato da camada interna (a) e intermediária (b) apresentarem resistência à permeabilidade, o inovado tubo (1) impede que os hidrocarbonetos evaporados do combustível que circula em contato com o PA6 excedam a camada interna (a) e intermediária (b) e sejam descarregados na atmosfera. Dessa forma o tubo (1) também evita a contaminação do combustível, algo que pode causar sérios problemas ao motor do veículo, como por exemplo o entupimento de bicos de injeção, algo prejudicial ao desempenho do motor.

[022] Em um segundo aspecto, a presente invenção propõe um modelo construtivo alternativo do tubo (1) em questão, sendo denominado de tubo (1a). A referida variante (1a) apresenta as seguintes camadas, do seu interior para o exterior, em sucessão direta:

• - uma camada interna (d) em poliamida 9T (PA9T);
• - uma camada intermediária (bb) em poliamida 6 (PA6) quimicamente aprimorada para absorção de impacto; e
• - uma camada externa (cc) em poliamida 612 (PA612) quimicamente aprimorada para absorção de impacto, excelente resistência ao sal, flexibilidade e resistência à grandes variações de temperatura.

[023] O material PA9T que compõe a camada interna (d) do tubo (1a) é desenvolvida a partir do monômero C9, e é uma alternativa aos materiais poliméricos comumente conhecidos no estado da técnica, como o ETFE, outras poliamidas e PPS. O material PA9T apresenta baixa absorção de água; estabilidade dimensional, resistência a produtos químicos como óleos, gasolina, etanol, ácidos fracos, álcalis concentrados e diluídos, resistência à abrasão; excelentes propriedades mecânicas à altas temperaturas e baixa eluição de oligômeros.

[024] Dessa forma, assim como a camada interna (a) do tubo (1), a camada interna (d) do tubo (1a) é ideal para ficar em contato com o combustível transportado pelo sistema de linha de combustível a qual o tubo (1a) está aplicado.

[025] A camada intermediária (bb) e a camada externa (cc) do tubo (1a) apresentam as mesmas características e aprimoramentos químicos de suas respectivas camadas (a) e (c) do tubo (1). Dessa forma, e pelo fato da camada interna (d) apresentar resistência à permeabilidade e resistência à extração de oligômeros, a variante (1a) também impede que os hidrocarbonetos evaporados do combustível que circula em contato com o PA9T excedam a camada interna (d) e intermediária (bb) e sejam descarregados na atmosfera, e também evita a contaminação do combustível.

[026] Em ambos os modelos do tubo (1) e (1a), o PA612 que compõe a camada externa (c) pode ser substituído por uma poliamida 610 (PA610), a qual também é quimicamente aprimorada para absorção de impacto, com excelente resistência ao sal, resistência a altas temperaturas e é flexível.

[027] Ademais, os materiais PA612 ou PA610 que compõem as camadas externas (c) e (cc) conferem às mesmas um baixo coeficiente de absorção à umidade, altas propriedades de isolamento, estabilidade dimensional do material, baixa suscetibilidade à deformação causada pela variação de temperatura, alta resistência à abrasão, óleo e benzina. Dessa forma, as camadas externas (c) e (cc) protegem as camadas subsequentes e, portanto, a integridade de seus respectivos tubos (1) e (1a), de substâncias corrosivas, como vapores de combustíveis e óleos que provêm do próprio motor do veículo e os quais os tubos (1) e (1 a) podem ser expostos, além de resistência a produtos de limpeza de motores automotivos, como ácidos e bases que limpam a sujeira "pesada” no interior do veículo.

[028] Ademais, a segunda configuração oferece um tubo multicamada para aplicação em linhas de combustível líquido e vapor de combustível, com excelente resistência à extração de oligômeros e boa permeabilidade a hidrocarbonetos. A camada interna do PA9T oferece a esses tubos uma excelente resistência à extração de oligômeros ligada à estabilidade química, resistência mecânica e boas propriedades de barreira. A camada média do PA6, um material que tem uma construção com boas propriedades de resistência à abrasão, é quimicamente resistente a óleos, gasolina, etanol, ácidos fracos, álcalis concentrados e diluídos e é amplamente conhecido por seus custos baixos consideráveis.

[029] Preferencialmente, o tubo (1) e sua variante (1a), ambos com múltiplas camadas, são fabricados a partir de um processo selecionado de um grupo que compreende coextrusão, em que se é inserido os três materiais que compõe as camadas (a), (b), (c); e no caso de (1a), (d), (a) e (c) do tubo (1) ao mesmo tempo, e o distribuidor separa os materiais para suas respectivas camadas. Dessa forma, o tubo (1) e sua variante (1a) são fabricados pronto para o uso. Os referidos processos são amplamente conhecidos pelo estado da técnica, de modo que a adaptação de linhas industriais para a fabricação do presente tubo automotivo (1) e sua variante (1a) podem ser realizadas sem maiores dificuldades.

[030] Assim, a presente invenção proporciona um tubo de múltiplas camadas aplicado em sistemas de linhas de combustíveis para veículos automotivos mais econômico, ao mesmo tempo que melhora a resistência a alta temperatura do dito tubo, e ainda confere ao mesmo uma forma de evitar a liberação de hidrocarbonetos no meio ambiente, e também de evitar a contaminação do combustível do veículo o qual o dito tubo está aplicado.

[031] As camadas (a), (b) e (c) do tubo (1), e entre as camadas (d), (bb) e (cc) do tubo (1a), apresentam uma adesão excelente, sendo praticamente impossibilitadas de serem separadas entre si.

[032] Os processos de aprimoramento químico dos materiais poliméricos que compõe o presente tubo (1) e sua variante (1a) são amplamente conhecidos no estado da técnica, portanto não são detalhados nem reivindicados na presente invenção.

[033] Deve ficar entendido que a presente descrição não limita a aplicação aos detalhes aqui descritos e que a invenção é capaz de outras modalidades e de ser praticada ou executada em uma variedade de modos, dentro do escopo das reivindicações. Embora tenham sido usados termos específicos, tais termos devem ser interpretados em sentido genérico e descritivo, e não com o propósito de limitação.

Claims (9)

1. TUBO COM MÚLTIPLAS CAMADAS, que trata de um tubo (1) de múltiplas camadas aplicado em sistemas de linhas de combustível para veículos automotivos, caracterizado pelo fato de compreender as seguintes camadas:

   • - uma camada interna (a) de PA6;
   • - uma camada intermediária (b) de EVOH; e
   • - uma camada externa (c) de PA612 ou PA610.
2. TUBO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o material PA6 que compõe a camada interna (a) apresentar absorção a impactos.
3. TUBO, de acordo com a reivindicação 1 e 2, caracterizado pelo fato de o material EVOH que compõe a camada intermediária (b) apresentar pelo menos 27% mol de etileno em relação ao copolímero.
4. TUBO, de acordo com as reivindicações 1, 2 e 3, caracterizado pelo fato de o material PA612 que compõe a camada externa (c) ser quimicamente aprimorado para apresentar propriedades de absorção de impacto, resistência ao sal, flexibilidade e resistência a variações de temperatura com uma faixa de trabalho entre -40°C a 120°C.
5. TUBO, de acordo com as reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de as camadas (a), (b) e (c) serem montadas subsequentemente uma a outra.
6. TUBO COM MÚLTIPLAS CAMADAS, que trata de uma variante construtiva (1a) de múltiplas camadas aplicado em sistemas de linhas de combustível para veículos automotivos, caracterizado pelo fato de compreender as seguintes camadas:

   • - uma camada interna (d) de PA9T
   • - uma camada intermediária (bb) de PA6; e
   • - uma camada externa (cc) de PA612 ou PA610.
7. TUBO, de acordo a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de o material PA6 que compõe a camada intermediária (bb) apresentar absorção a impactos.
8. TUBO, de acordo com as reivindicações 6 e 7, caracterizado pelo fato de o material PA612 que compõe a camada externa (cc) apresentar propriedades de absorção a impactos, resistência ao sal, flexibilidade e resistência à variações de temperatura com uma faixa de trabalho entre -40°C a120°C.
9. TUBO, de acordo as reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de as camadas (d), (bb) e (cc) serem montadas subsequentemente uma a outra.

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