BR112019013481A2 - Tubo de fluxo de fluido para um veículo motor, seu método de produção, e seu uso como um tubo de fluido de resfriamento de motor de veículo motor - Google Patents

Tubo de fluxo de fluido para um veículo motor, seu método de produção, e seu uso como um tubo de fluido de resfriamento de motor de veículo motor Download PDF

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Abstract

a presente invenção refere-se a um tubo de fluxo de fluido de resfriamento de veículo motor, tal como um tubo de fluido de resfriamento de motor, caracterizado pelo fato de que a parede do tubo é constituída por uma camada única produzida de um material de polímero compreendendo uma mistura de pelo menos dois materiais de polímero de naturezas diferentes, um dos quais, referido como um primeiro material, sendo uma poliolefina, e o outro dos quais, referido como um segundo material, sendo um elastômero de polímero termoplástico (tpe). o método de produção deste tubo compreende uma operação de mistura de pelo menos a poliolefina e o elastômero de polímero termoplástico (tpe), uma etapa de extrusão de referida mistura em uma extrusora de parafuso, seguida por uma etapa de formação do tubo, a operação de mistura da poliolefina e o elastômero de polímero termoplástico (tpe) sendo realizada à montante da extrudora, ou em sua entrada.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para “TUBO DE FLUXO DE FLUIDO PARA UM VEÍCULO MOTOR, SEU MÉTODO DE PRODUÇÃO, E SEU USO COMO UM TUBO DE FLUIDO DE RESFRIAMENTO DE MOTOR DE VEÍCULO MOTOR”.
CAMPO DA INVENÇÃO [0001] A presente invenção refere-se ao campo de tubos de fluxo de fluido. Mais particularmente, a invenção se relaciona a tubos de fluxo de fluido para veículos motores, tal como um tubo de fluido de resfriamento de motor, e também a um método de produção de tal tubo.
TÉCNICA ANTECEDENTE [0002] Tubos de fluxo de fluido, tais como os tubos usados na indústria de automóvel, dão usados em particular para transporte de um fluido de resfriamento, tal como uma mistura de água e etileno glicol, no circuito de resfriamento do motor. As principais restrições em tais tubos cabem em suportar altas temperaturas e pressões, enquanto que o motor está em operação, e sua capacidade de suportar o ataque do líquido sendo transportado. Em particular, o uso de poliuretano é evitado, desde que ele seja incompatível com contato com fluidos que contêm um glicol.
[0003] No presente, estes tubos de fluxo de fluido, tais como tubos para líquido de resfriamento do motor, são geralmente produzidos como uma ou mais camadas de material de elastômero de polímero (tal como borracha) reforçadas por uma malha ou uma trança de material têxtil, ou de fibras de aramida ou de poliéster. Por meio de exemplo, e conforme descrito no Documento GB 1 522 236, duas camadas de polímero são extrudadas uma ao redor da outra, o material de reforço sendo interposto entre estas duas camadas. A camada interna é produzida de polietileno, de preferência, polietileno de alta densidade enxertado de silano, e a camada externa é produzida de polipropileno.
[0004] Os problemas principais destes tipos de tubo incorporando
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2/7 pelo menos uma camada de reforço são associados com seu peso e seu volume (em particular, por causa de sua espessura). Seu ciclo de produção, que é em parte, manual, é de uma duração que é muito longa. Em adição, devido à sua rigidez, referidos tubos transmitem forças às interfaces, em particular, sob o efeito da vibração do motor.
[0005] Desde que o espaço sob o capô está se tornando menor e menor, e a presente tendência é produzir veículos geralmente mais leves, o Documento FR 2 797 673 propõe, de modo a reduzir o peso, e, desse modo, o volume de tais tubos, um tubo para um circuito de resfriamento, em particular, para um motor de queima de combustível, que é produzido de pelo menos três camadas distintas. Indo de dentro para fora, estas camadas são constituídas por uma camada interna produzida de polietileno curado, uma camada intermediária produzida de polipropileno, e uma camada externa produzida de um material de elastômero termoplástico à base de poliolefina, por exemplo, um liga de EPDM/elastômero de polipropileno. O polietileno da camada interna pode, por exemplo, ser curado usando silanos.
[0006] Tal estrutura de multicamada, envolvendo numerosos materiais de polímero diferentes, é ainda muito mais complexa para dar origem à produção que seja economicamente vantajoso. Em adição, tais estruturas de multicamadas têm materiais que são difíceis de separar para propostas de reciclagem.
OBJETIVOS DA INVENÇÃO [0007] Um primeiro objetivo da invenção é, desse modo, evitar os problemas acima descritos, e propor um tubo de fluxo de fluido tendo espessura de parede que é ainda pequena, enquanto que mantendo a resistência necessária para a mesma ser usada, em particular, como um tubo de fluido de resfriamento de motor de veículo motor.
[0008] Outro objetivo da invenção é reduzir o peso dos tubos de resfriamento de modo a ainda tornar mais leves os veículos.
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3/7 [0009] Outro objetivo da invenção é propor um tubo de fluxo de fluido tendo um número menor de materiais de polímero, de modo a tornar sua produção mais simples e, desse modo, mais rápida, e menos custosa.
[0010] Outro objetivo da invenção é propor um tubo de fluxo de fluido que pode ser reciclado facilmente.
DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO [0011] Para esta finalidade, a presente invenção proporciona um tubo de fluxo de fluido de resfriamento de veículo motor, tal como um tubo de fluido de resfriamento de motor, caracterizado pelo fato de que a parede do tubo é constituída por uma camada única produzida de um material de polímero compreendendo uma mistura de pelo menos dois materiais de polímero de naturezas diferentes, um dos quais, referido como um primeiro material, sendo uma poliolefina, e o outro dos quais, referido como um segundo material, sendo um elastômero de polímero termoplástico (TPE). Vantajosamente, a parede do tubo é constituída por uma camada única produzida de um material de polímero constituído exclusivamente da mistura de referido primeiro material e de referido segundo material.
[0012] O termo tubo é usado abaixo através de todo o presente texto para designar qualquer tubo, tubagem, mangueira, tubulação, e, desse modo, em particular, tubos de fluido de resfriamento de motor.
[0013] Surpreendentemente, os inventores capacitaram produzir um tubo tendo uma parede de camada única que satisfaz os critérios colocados na introdução por meio de uma mistura de poliolefina e um elastômero de polímero termoplástico, pelo que estes dois tipos de polímero são usados no Documento FR 2 797 673 para formar camadas externas de tubos de fluido de resfriamento de motor, em associação com outras camadas internas e/ou intermediárias. Neste documento, a camada produzida de poliolefina e de um elastômero de polímero ter
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4/7 moplástico, portanto, não entre em contato com o fluido de resfriamento à base de glicol.
[0014] Tal tubo tendo uma parede de camada única é muito mais fácil de produzir do que são tubos tendo uma parede de multicamada.
[0015] Além disso, a espessura da parede de camada única é pequena, desse modo, tornando mais fácil de instalar o tubo em espaços restritos, tais como embalagens de batería, ou os compartimentos dos veículos motores dos dias atuais.
[0016] Em adição, tal tubo como parede de camada única é mais fácil de reciclar.
[0017] Vantajosamente, o material de polímero de referido tubo tem um teor de poliolefina de pelo menos 30% por peso, de preferência, pelo menos 40% por peso.
[0018] Mais particularmente, o material de polímero pode ter um teor de poliolefina situado na faixa de 30% a 70% por peso, de preferência, na faixa de 40% a 60% por peso. As proporções por peso dentro destas faixas são selecionadas, em particular, como uma função da resistência mecânica desejada para o tubo e sua proposta.
[0019] Fora destas faixas, as propriedades do tubo podem ser degradadas: com menos do que 30% por peso, o desempenho, em particular, em termos da capacidade de suportar pressão, é degradado, e acima de 70% por peso, o material torna-se muito rígido, e, desse modo, mais difícil de instalar em um veículo, e o tubo transmite muito mais força às suas interfaces.
[0020] O elastômero de polímero termoplástico, que serve, em particular, para conceder um grau de flexibilidade à referido tubo, é, de preferência, um elastômero de polímero à base de poliolefina, por exemplo, um elastômero vulcanizado.
[0021] Referido elastômero de polímero termoplástico à base de poliolefina vantajosamente apresenta dureza na escala Shore A situa
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5/7 da na faixa de 30 a 70, de preferência, na faixa de 35 a 65, mais de preferência, na faixa de 40 a 65.
[0022] Referido primeiro material é uma poliolefina selecionada de polipropileno (PP), polietileno (PE), de preferência, polietileno de alta densidade (HDPE), um polietileno reticulado (PEX), ou uma mistura destes.
[0023] A presente invenção também proporciona um método de produção de um tubo de fluxo de fluido conforme descrito acima. O método compreende uma operação de mistura de pelo menos a poliolefina e o elastômero de polímero termoplástico (TPE), uma etapa de extrusão de referida mistura em uma extrusora de parafuso, seguida por uma etapa de formação do tubo, a operação de mistura da poliolefina e o elastômero de polímero termoplástico sendo realizada à montante da extrusora, ou em sua entrada.
[0024] Esta é, de fato, uma etapa de extrusão da mistura dos dois polímeros, poliolefina e elastômero de polímero termoplástico, conduzindo a uma estrutura de camada única, e esta não é co-extrusão de dois polímeros conduzindo a uma estrutura de duas camadas.
[0025] A instalação para realizar este método, desse modo, compreende um funil de alimentação para cada dos polímeros, com uma zona de mistura à montante da extrusora de parafuso, ou sua entrada, ou mesmo um funil de alimentação único que recebe os dois polímeros nas proporções desejadas (na forma de uma pré-mistura).
[0026] Referida mistura compreendendo a poliolefina e o elastômero de polímero termoplástico é vantajosamente extrudada a uma temperatura situada na faixa de 180°C a 240°C, e, de preferência, na faixa de 200°C a 220°C. Tal temperatura capacita que os dois materiais diferentes sejam produzidos completamente homogêneos no cilindro da extrusora durante a etapa de extrusão.
[0027] A formação é realizada em um compartimento de aqueciPetição 870190060401, de 28/06/2019, pág. 19/27
6/7 mento.
[0028] A presente invenção também proporciona o uso de referido tubo de fluxo de fluido conforme descrito acima, como um tubo de fluido de resfriamento, tal como para um motor de queima de combustível, um motor elétrico, um conversor elétrico, ou uma batería de veículo.
[0029] Outras características e vantagens aparecem a partir da seguinte descrição de concretização não limitante da invenção.
CONCRETIZAÇÃO DE MÉTODO DE PRODUÇÃO [0030] Uma concretização de um método de produção de um tubo de fluido de resfriamento para resfriamento de um motor compreende: [0031] -misturar, em proporções por peso 40/60, polipropileno (PP) e um elastômero de polímero termoplástico à base de poliolefina vulcanizada (vulcanizado termoplástico (TPV)), por exemplo, tendo a marca comercial SantopreneQ (comercializada pelo fornecedor ExxonMobile);
[0032] - usar um parafuso para introduzir referida mistura de polímero em uma extrusora;
[0033] - extrudar referida mistura de polímero a uma temperatura situada na faixa de 200°C a 220°C, conduzindo a uma forma tubular;
[0034] - termoformar o material extrudado em um forno de ar quente para dar ao mesmo sua forma final; em seguida [0035] - resfriar; e [0036] - opcionalmente, montar os elementos de conector.
[0037] O tubo tubular apresenta uma parede de camada única de espessura que pode se situar na faixa de 2 milímetros (mm) a 4 mm. Esta pequena espessura e sua gravidade específica próximas a 0,95 tornam possível, para propriedades mecânicas equivalentes, reduzir o peso do tubo por cerca de 40% comparado com um tubo tendo o mesmo desempenho mecânico, e produzido de borracha vulcanizada
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7/7 (tendo gravidade específica que geralmente se situa na faixa de 1,15a 1,20) junto com reforço têxtil, e tendo uma espessura na faixa de 3 mm a 5 mm.
[0038] O tubo da invenção pode suportar temperaturas na faixa de -40°C a 125°C, e simultaneamente pode suportar pressões de cerca de 1 bar a 4 bares relativos.
[0039] A presença do elastômero de polímero termoplástico no material de polímero que forma a parede do tubo apresenta várias vantagens, incluindo:
[0040] - amortecimento de vibração, enquanto que o motor está em operação, e o veículo está se deslocando; e [0041] - maior flexibilidade: desse modo, capacita as extremidades de referidos tubos de serem fixadas às peças terminais do conector, indiferente de se elas sejam lisas ou serrilhadas, sem requerer o uso de um sistema de montagem, tal como colares de fixação. Isto simplifica a montagem do tubo de resfriamento e torna a montagem mais rápida, ambos durante montagem inicial, e durante substituição, se houver.
[0042] Além disso, a parede de camada única produzida de polipropileno (PP) e de elastômero de polímero termoplástico à base de poliolefina vulcanizada (TPV) é adequada para suportar ataques químicos do fluido de resfriamento sendo transportado, em particular, quando contém glicol, e para suportar altas pressões e temperaturas, em particular, enquanto o motor está em operação.

Claims (10)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Tubo de fluxo de fluido de resfriamento de veículo motor, tal como um tubo de fluido de resfriamento de motor, caracterizado pelo fato de que a parede do tubo é constituída por uma camada única produzida de um material de polímero compreendendo uma mistura de pelo menos dois materiais de polímero de naturezas diferentes, um dos quais, referido como um primeiro material, sendo uma poliolefina, e o outro dos quais, referido como um segundo material, sendo um elastômero de polímero termoplástico à base de poliolefina vulcanizada (TPV), e em que o material de polímero tem um teor de poliolefina situado na faixa de 30% a 70% por peso.
  2. 2. Tubo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material de polímero tem um teor de poliolefina situado na faixa de 40% a 60% por peso.
  3. 3. Tubo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o elastômero de polímero termoplástico à base de poliolefina vulcanizada (TPV) apresenta dureza na escala Shore A situada na faixa de 30 a 70.
  4. 4. Tubo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o elastômero de polímero termoplástico à base de poliolefina vulcanizada (TPV) apresenta dureza na escala Shore A situada na faixa de 35 a 65.
  5. 5. Tubo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o elastômero de polímero termoplástico à base de poliolefina vulcanizada (TPV) apresenta dureza na escala Shore A situada na faixa de 40 a 65.
  6. 6. Tubo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que referido primeiro material é uma poliolefina selecionada de polipropileno (PP), polietileno (PE), de preferência, polietileno de alta densidade (HDPE), um polietileno
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    2/2 reticulado (PEX), ou uma mistura destes.
  7. 7. Método de produção do tubo como definido em qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de compreender uma operação de mistura de pelo menos a poliolefina e o elastômero de polímero termoplástico à base de poliolefina vulcanizada (TPV), uma etapa de extrusão de referida mistura em uma extrusora de parafuso, seguida por uma etapa de formação do tubo, a operação de mistura da poliolefina e o elastômero de polímero termoplástico à base de poliolefina vulcanizada (TPV) sendo realizada à montante da extrusora, ou em sua entrada.
  8. 8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que referida mistura compreendendo a poliolefina e o elastômero de polímero termoplástico à base de poliolefina vulcanizada (TPV) é extrudada a uma temperatura situada na faixa de 180°C a 240°C.
  9. 9. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que referida mistura compreendendo a poliolefina e o elastômero de polímero termoplástico à base de poliolefina vulcanizada (TPV) é extrudada a uma temperatura situada na faixa de 200°C a 220°C.
  10. 10. Uso de um tubo de fluxo de fluido como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de ser como um tubo de fluido de resfiamento para um motor de queima de combustível, um motor elétrico, um conversor elétrico, ou uma batería de veículo.
BR112019013481-6A 2017-02-02 2018-02-01 Tubo de fluxo de fluido para um veículo motor, seu método de produção, e seu uso como um tubo de fluido de resfriamento de motor de veículo motor BR112019013481A2 (pt)

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