ES2202426T5 - Tuberia de plastico. - Google Patents
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Abstract
LA INVENCION SE REFIERE A UN TUBO DE PLASTICO QUE COMPRENDE UN NUCLEO INTERNO Y UNA CAPA PROTECTORA EXTERNA, EN EL QUE LAS DIMENSIONES DEL TUBO Y LA CAPA PROTECTORA SON TALES QUE LA RELACION DEL DIAMETRO EXTERNO DEL TUBO RESPECTO AL ESPESOR DE LA CAPA PROTECTORA ES AL MENOS 70, PREFERENTEMENTE AL MENOS 100, Y LA FUERZA COHESIVA DE LA CAPA PROTECTORA EXTERNA, EXCLUYENDO CUALQUIER LINEA DE DEBILITAMIENTO, AL MENOS EN LOS EXTREMOS DEL TUBO ES MAYOR QUE LA FUERZA DEL ENLACE ADHESIVO ENTRE LA CAPA PROTECTORA Y EL NUCLEO INTERNO.
Description
Tubería de plástico.
La presente invención se refiere a tuberías de
plástico y más particularmente a una construcción novedosa de
tuberías de plástico, un procedimiento para su fabricación, y un
procedimiento para realizar juntas en tal tubería.
En el manejo, instalación y conexión de las
tuberías de plástico, la superficie de la tubería resulta dañada
con facilidad. En las técnicas modernas de instalación de tuberías
de plástico, por ejemplo, se horada un túnel en la tierra para la
tubería, y después se empuja o se tira de la tubería a través del
túnel, por ejemplo, dentro de un agujero excavado donde va a
realizarse la siguiente junta de tubería.
El procedimiento de tendido de tuberías puede
someter a la tubería a importantes fuerzas de contacto de doblado,
tracción y abrasión. Esto supone un inconveniente ya que el doblado,
estiramiento o abrasión de una tubería puede dar lugar al deterioro
de su resistencia mecánica. Además, la vida útil de la tubería puede
reducirse por los materiales difusibles en el suelo, o por las
condiciones ambientales.
Se hará evidente que el procedimiento de tendido
de tuberías también puede dar lugar a que la tubería resulte
arañada y que se ensucie. Esto supone un inconveniente, en primer
lugar, debido que el material de la tubería puede ser sensible a la
entalladura, en cuyo caso cualquier arañazo puede provocar que se
produzca un mayor daño en la tubería durante el posterior uso o
manejo. En segundo lugar, la suciedad en la tubería impide una
soldadura eficaz. Actualmente, la soldadura eléctrica, y
particularmente la soldadura por electrofusión usando un acoplador
de electrofusión, es una técnica común para unir las tuberías de
plástico. La principal causa de rotura de las juntas cuando se usa
un acoplador de electrofusión es que la superficie de la tubería
está sucia u oxidada. Por este motivo, siempre deben limpiarse los
extremos de la tubería y rasparse o rasquetearse, por ejemplo con
papel de lija o con un raspador de metal, antes de realizar la
junta. En la práctica, la limpieza y el raspado o rasqueteado es a
menudo irregular (puede que en particular la parte inferior de la
tubería sea tratada con menos atención) y la calidad del resultado
final depende de la habilidad profesional del instalador.
Se han hecho diversas sugerencias para superar
los inconvenientes mencionados anteriormente.
En la solicitud de patente europea nº 0474583,
se describe una tubería de plástico para tenderla en el suelo que
comprende un núcleo de la tubería que conduce gas o agua, provisto
de un tubo flexible externo de un material termoplástico que tiene
una mayor flexibilidad que el material del núcleo de la tubería. Se
afirma que la tubería es capaz de resistir los considerables
esfuerzos mecánicos a los que se somete durante el tendido directo
bajo el suelo. Se afirma que el tubo flexible externo contiguo a los
extremos de la tubería es fácil de desmontar cuando se van a unir
dos secciones de tubería mediante soldadura.
También se afirma que la formación de grietas
causada por el deterioro del tubo flexible protector no se extiende
al núcleo de la tubería, sino que se detiene cuando se ha traspasado
el tubo flexible.
En el documento WO93/00212 se describe una
tubería de plástico para realizar juntas de tubería caracterizada
porque la tubería está cubierta por una capa superficial de plástico
como recubrimiento protector que, al menos en los extremos de la
tubería, es fácilmente desmontable, con el fin de descubrir la
superficie de la junta de la tubería necesaria para realizar la
junta de la tubería. El recubrimiento protector puede contener
estabilizadores UV y se puede aplicar mediante coextrusión usando
una boquilla para extrusión de cruceta. Se describen varias formas
de hacer que el recubrimiento protector se separe con facilidad del
núcleo de la tubería, entre las que se incluye el uso de agentes de
relleno en el recubrimiento, la elección de materiales plásticos
químicamente diferentes para el recubrimiento y la tubería, la
extrusión del recubrimiento a bajas temperaturas, y la introducción
de agentes que impidan la adhesión.
En la solicitud de patente europea nº 0604907 se
describe una tubería de plástico de dos capas que comprende un
núcleo de la tubería cuyas dimensiones, material y estructura
cumplen básicamente los requisitos impuestos por el material que se
va a transportar, y un tubo flexible que se proporciona alrededor
del núcleo de la tubería mediante un procedimiento de recubrimiento
apropiado, y las propiedades del tubo flexible externo cumplen los
requisitos impuestos por el ambiente y por el procedimiento de
tendido. La rigidez del tubo flexible externo, basada en las
propiedades de sus materiales o en el diseño del tubo flexible
externo, es al menos tan alta como la rigidez del núcleo de la
tubería fabricado con la misma cantidad de material, y el tubo
flexible externo se puede separar al menos en los extremos de la
tubería. El tubo flexible externo se vuelve a aplicar mediante
coextrusión usando una boquilla para extrusión de cruceta. El tubo
flexible protector externo se fabrica de tal modo que se pueda
separar con facilidad, al menos en los extremos de la tubería, y
para que tenga una baja adhesión a los mismos.
En la publicación de patente japonesa nº
3-24392 se describe una tubería de electrofusión
caracterizada porque consiste en un cuerpo de tubería formado por
una resina termoplástica, y una capa protectora formada por una
resina incompatible que cubre la superficie externa del cuerpo de la
tubería. El cuerpo de la tubería puede estar formado por una capa
de resina termoplástica tubular curada y una resina termoplástica no
curada que se forma integralmente en el exterior de esta capa de
resina termoplástica y una capa protectora formada por una resina
incompatible que cubre la superficie externa del cuerpo de la
tubería. La capa protectora se puede despegar y se puede realizar
una junta.
En el documento
DE-U-9411008, se describe una
tubería de plástico multicapa en la que la capa intermedia se forma
a partir de una poliolefina, que puede ser polipropileno o
polietileno, rellena con minerales.
En el documento
JP-A-05-263984 se
describe el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 7.
La presente invención proporciona una tubería de
plástico que comprende un núcleo interno y una capa protectora
externa que tiene una combinación mejorada de propiedades mecánicas
y físicas.
Ahora se ha descubierto, de acuerdo con un
aspecto de la invención, que las dimensiones relativas de la tubería
de plástico y el espesor de la capa protectora externa afectan
profundamente el rendimiento de la tubería. Se ha descubierto
además que, en primer lugar con el fin de lograr una combinación
ventajosa de resistencia mecánica para resistir las rigurosas
condiciones que acarrea el tendido de la tubería y además para
proporcionar un grado suficiente de protección ambiental, junto con
un grado apropiado de facilidad de despegue, se requiere una
determinada elección de propiedades mecánicas y dimensiones.
Por lo tanto, de acuerdo con un primer aspecto
de la presente invención, se proporciona una tubería de plástico
que comprende un núcleo interno y una capa protectora externa, que
se puede desprender del mismo para dejar al descubierto una
superficie del núcleo interno en la que:
las dimensiones de la tubería y de la capa
protectora son tales que la proporción entre el diámetro exterior
de la tubería y el espesor de la capa protectora es al menos 70,
preferiblemente al menos 100, y
la fuerza de cohesión de la capa protectora
externa, sin tener en cuenta ninguna línea de debilidad, al menos
en los extremos de la tubería, es mayor que la fuerza de adherencia
de la unión adhesiva entre la capa protectora externa y el núcleo
interno.
\vskip1.000000\baselineskip
De acuerdo con un segundo aspecto de la
invención, se ha descubierto también que el grado de adhesión entre
el núcleo interno y la capa protectora externa tiene también una
influencia importante sobre el rendimiento de la tubería. Si la
adhesión es demasiado grande o demasiado pequeña, las propiedades
mecánicas de la tubería, y en particular la resistencia al impacto,
pueden verse perjudicadas.
La unión adhesiva tiene preferiblemente unas
características de despegue relativamente bajas y unas
características de cizalla relativamente altas. Preferiblemente, la
adhesión entre la capa protectora externa y el núcleo interno está
en el intervalo entre 0,2 y 0,5 N/mm de anchura, medida por medio de
un ensayo de adherencia de semi-tracción tal como
se describe a continuación.
Aunque es posible obtener una adhesión entre la
capa protectora externa y el núcleo interno dentro del intervalo
preferido usando un procedimiento de extrusión de cruceta en el que
la capa protectora se extrude sobre el núcleo interno solidificado,
hemos descubierto que se obtienen resultados sistemáticamente
mejorados mediante la extrusión dual, en la que ambos componentes
se extruden y se juntan antes de que tenga lugar una oxidación
considerable de la superficie externa del núcleo interno.
Por consiguiente, en otro aspecto, la invención
proporciona un procedimiento para la producción de una tubería de
plástico formada por un núcleo interno y una capa protectora
externa, que comprende la coextrusión de materiales plásticos
fundidos que forman el núcleo interno y la capa protectora externa a
partir de una boquilla de extrusión, juntando las piezas extrudidas
mientras aún están calientes y dejándolas enfriar, de modo que, al
enfriarse, la capa protectora externa se pueda despegar del núcleo
interno, al menos en los extremos de la tubería, para dejar al
descubierto una superficie del núcleo interno apropiada para la
soldadura por electrofusión.
En otro aspecto, la invención proporciona una
tubería de plástico que comprende un núcleo interno y una capa
protectora externa unida al mismo, en la que:
La fuerza de adherencia de la unión adhesiva
entre la capa protectora externa y el núcleo interno resulta
insuficiente para permitir que una grieta formada en la capa
protectora externa por un impacto se propague hasta el núcleo
interno, y que, de ese modo, reduzca la resistencia al impacto del
núcleo interno, en la que la resistencia al impacto se mide
sometiendo la tubería de plástico a un ensayo de impacto H50 de
acuerdo con la referencia 155N696E del documento CEN TC155W1
081(291), a una temperatura de 0ºC.
En otro aspecto más, la invención proporciona
una tubería de plástico que comprende un núcleo interno y una capa
protectora externa, en la que:
La tubería de plástico tiene una resistencia al
impacto mayor de 150 Nm en un ensayo de impacto H50 de acuerdo con
la referencia 155N696E del documento CEN TC155W1 081(291), a
0ºC, y en la que la fuerza de cohesión de la capa protectora
externa, sin tener en cuenta ninguna línea de debilidad, al menos en
los extremos de la tubería, es mayor que la fuerza de adherencia de
la unión adhesiva entre la capa protectora externa y el núcleo
interno.
\newpage
En otro aspecto más, la invención proporciona
además un procedimiento para realizar una junta en una tubería de
plástico de acuerdo con la invención, o para unir dos extremos de
tuberías de plástico de acuerdo con la invención, que comprende el
despegue de la capa protectora externa de la zona o zonas de la
tubería o tuberías que se van a unir, la instalación de un
acoplador de electrofusión sobre las zonas descubiertas de la
tubería o tuberías y la activación del acoplador de electrofusión
para fundir la zona o zonas de la tubería o tuberías con el
mismo.
mismo.
Se escoge un núcleo interno de la tubería que
sea compatible con la aplicación particular, y en particular con el
material fluido que va a transportar la tubería. Para muchas
aplicaciones, el material preferido para el núcleo interno es el
polietileno. El grado de polietileno escogido, es decir, alta
densidad, densidad media, baja densidad o baja densidad lineal,
dependerá de la aplicación particular. Entre los grados apropiados
de polietileno se incluyen, por ejemplo, Statoil 930 (natural),
Neste NCPE 2600 (natural) y Neste NCPE 2467 BL y NCPE 2418. Por
supuesto, también puede usarse cualquier grado equivalente de
polietileno apropiado.
Una ventaja de las tuberías de plástico de la
presente invención es que no es necesario incluir el paquete normal
de estabilizadores UV y colorantes en el material plástico del
núcleo interno, siempre que se incluyan cantidades suficientes de
estos materiales en la capa protectora externa. Esto hace posible
que el núcleo interno esté formado por un material polimérico
natural, sin o casi sin aditivos, los cuales se suman al coste del
material del núcleo y que, en determinadas circunstancias, pueden
mermar las propiedades mecánicas o físicas del material del
núcleo.
núcleo.
La capa protectora externa está formada
preferiblemente a partir de un material polimérico o una mezcla de
materiales poliméricos que tengan buenas propiedades mecánicas y
físicas, junto con la capacidad para recibir las suficientes
cantidades de materiales estabilizantes, en particular
estabilizantes UV, para proteger el núcleo interno. Los materiales
poliméricos preferidos para la capa protectora externa comprenden
copolímeros de propileno, y especialmente copolímeros de propileno
tales como, por ejemplo, Neste SA 4020G.
Entre los materiales estabilizantes apropiados
se incluyen, por ejemplo, dióxido de titanio, negro de carbono, y
otros agentes de relleno. Aunque el negro de carbono es un excelente
estabilizador UV y un relleno de refuerzo, las tuberías
subterráneas tienen frecuentemente un código de colores y por lo
tanto su uso no es posible en muchas aplicaciones. El dióxido de
titanio es, por lo tanto, el estabilizante UV y agente de relleno
preferido, ya que también es compatible con muchos paquetes de
colorante. También se pueden usar otros materiales de relleno tales
como yeso y talco, y los que se mencionan en la solicitud de patente
europea nº 0604907. El tamaño de partícula preferido del agente de
relleno depende del agente del relleno que se esté usando, pero
para el dióxido de titanio, por ejemplo, el intervalo del tamaño de
partícula medio es preferiblemente de 0,003 a 0,025 mm.
Una tubería de plástico particularmente
preferida de acuerdo con la presente invención comprende un núcleo
interno de polietileno y una capa protectora externa de un
copolímero de propileno. La tubería puede, por supuesto, comprender
más de dos capas de material polimérico, y se incluyen todas las
tuberías multicapa apropiadas siempre que estén presentes al menos
un núcleo interno y una capa protectora externa. La tubería puede,
por ejemplo, comprender un núcleo interno multicapa y una capa
protectora externa.
Aunque es necesario que el espesor de la capa
protectora externa sea el suficiente como para admitir las
cantidades apropiadas de estabilizantes UV y colorantes necesarias
para proteger el núcleo interno y para proporcionar además la
identificación apropiada, hemos descubierto que si el espesor es
demasiado grande, haciendo que la capa externa se vuelva demasiado
rígida, la resistencia al impacto de la tubería se reduce
inesperadamente.
Sin pretender ceñirnos a ninguna teoría en
particular, se cree que la resistencia al impacto de las tuberías
de plástico de la invención está relacionada en parte con la
adhesión entre el núcleo interno y la capa protectora externa. Si
la adhesión es demasiado pequeña, la capa protectora externa se
comporta como una tubería relativamente delgada y estructuralmente
independiente y es por lo tanto susceptible de ser dañada por
impacto. Si la adhesión es demasiado grande, las grietas formadas
por la ruptura de la capa externa tienen la tendencia a propagarse
hasta el núcleo interno. Idealmente, por lo tanto, la adhesión entre
la capa protectora externa y el núcleo interno debería ser la
suficiente como para que, si se rompe la capa protectora externa y
se forma una grieta, la grieta se detenga en la superficie
intermedia entre la capa externa y el núcleo interno.
El espesor de la capa protectora externa se
encuentra en el intervalo entre 0,3 y 0,5 mm.
Las dimensiones de la tubería y de la capa
protectora son tales que la proporción entre el diámetro exterior
de la tubería y el espesor de la capa protectora es al menos 70,
preferiblemente al menos 100. A partir de esto se puede observar
que es posible usar una capa protectora de mayor espesor en una
tubería de mayor diámetro, aunque el espesor se mantiene en el
mínimo para obtener un despegue más fácil.
\newpage
Los ejemplos de diámetros exteriores de la
tubería y de espesores de la capa protectora externa son los
siguientes:
Preferiblemente, las dimensiones de la tubería y
la capa protectora son tales que la proporción entre el diámetro
exterior de la tubería y el espesor de la capa protectora (relación
diámetro espesor, en inglés standard dimension ratio SDR) se
encuentra en el intervalo entre 150 y 400.
Cuando se esté desprendiendo la capa protectora
externa de los extremos de la tubería, es importante que la fuerza
de cohesión de la capa protectora externa sea mayor que la fuerza de
la unión adhesiva entre la capa protectora externa y el núcleo
interno. El motivo de ello es impedir que alguna partícula de la
capa protectora externa de un tamaño considerable se adhiera a la
superficie externa del núcleo interno e interfiera con el
procedimiento de realización de las juntas, cuando se usa, por
ejemplo, un acoplador de electrofusión. Preferiblemente, la
disposición es tal que cuando se desprende, la capa protectora
externa no deja ningún residuo sobre la superficie externa del
núcleo interno. En general, la fuerza de cohesión de la capa
protectora externa es preferiblemente al menos 5 MPa, y más
preferiblemente en el intervalo de 5 MPa a 10 MPa.
A pesar de lo anterior, la capa protectora
externa puede estar provista de líneas de debilidad para ayudar a
despegarla, que se pueden producir mediante ranuración, o
preferiblemente dando a la boquilla de extrusión la forma adecuada,
o enfriando la boquilla localmente, por ejemplo, tal como se
describe en el documento WO93/00212.
Con el fin de ayudar aún más a despegar la capa
protectora externa, las condiciones de extrusión se pueden disponer
de tal modo que las propiedades de resistencia de la capa protectora
externa sean diferentes en las direcciones radial y axial.
Tal como se mencionó anteriormente, la adhesión
entre la capa protectora externa y el núcleo interno está
preferiblemente en el intervalo entre 0,2 y 0,5 N/mm de ancho
medidos por medio de un ensayo de adherencia a
semi-tracción. A continuación se describe un ensayo
apropiado:
Se prepara una muestra de ensayo de una tubería
cortando dos entalladuras axiales paralelas de 50 mm a través de
toda la capa superficial, y prolongando estas entalladuras otros 50
mm con una profundidad tal que queden 0,3 mm de la capa
superficial. Se dejan otros 20 mm de longitud de la muestra antes de
la alineación vertical con el captador dinamométrico.
El ensayo de desgarro se lleva a cabo en una
máquina instron modelo 1197 con una velocidad de 100 mm por
minuto. La tubería se sitúa de tal modo que el principio del
desgarro al comienzo de la profundidad de la entalladura está a 120
mm del centro del captador dinamométrico y la distancia desde el
comienzo del desgarro hasta el punto de sujeción del captador
dinamométrico es de 750 mm. El resultado es que se logra el mayor
ángulo de desgarro mientras se desgarra esa parte de la tubería con
una entalladura a través de la capa superficial.
La resistencia al impacto de la tubería de
plástico de la invención es comparable preferiblemente con la
resistencia al impacto de una tubería de plástico de las mismas
dimensiones formada totalmente a partir del material plástico del
núcleo interno. Preferiblemente, la resistencia al impacto es al
menos 150 Nm cuando se mide a 0ºC en un ensayo de impacto H50 de
acuerdo con la referencia 155N696E del documento CEN TC155W1 081
(291), cuya descripción completa se incorpora en el presente
documento mediante referencia. Usando una tubería de plástico que
comprenda un núcleo interno de polietileno y una capa protectora
externa de un copolímero de propileno se obtiene una excelente
resistencia al impacto.
Tal como se menciona anteriormente, la tubería
de plástico de la presente invención se produce preferiblemente
mediante coextrusión, por ejemplo, a partir de la boquilla del
extrusor conectada a un extrusor de doble tornillo y doble barril,
o conectada a dos extrusores individuales, alimentando la boquilla
con corrientes diferentes de material plástico fundido. Las
corrientes de material fundido se juntan en la boquilla, es decir,
los materiales se juntan en el área de presión de la boquilla y
salen como una única pieza extrudida. Si no es este el caso, la
boquilla puede estar provista de salidas de boquilla concéntricas
alimentadas con diferentes corrientes de material plástico fundido
que van a formar el núcleo interno y la capa protectora externa. En
este caso, las piezas extrudidas, al salir por las salidas de la
boquilla del extrusor, pueden ponerse en contacto unas con otras en
una boquilla de calibrado que ajusta simultáneamente el diámetro
exterior de la tubería. Las piezas extrudidas se pueden poner en
contacto unas con otras, preferiblemente, en un punto próximo a la
salida de la boquilla del extrusor, con el fin de evitar cualquier
oxidación considerable de la superficie del núcleo interno. Por
ejemplo, con piezas extrudidas que viajan a una velocidad de 1 metro
por minuto, la boquilla de calibrado está, preferiblemente, no más
lejos de 15 cm desde la salida de la boquilla del extrusor.
Aunque en determinadas circunstancias es posible
hacer pasar la pieza extrudida del núcleo interno a través de una
boquilla de calibrado individual antes de aplicar la capa protectora
externa, esto no se prefiere ya que se ha descubierto que la
boquilla de calibrado crea una capa superficial externa sobre el
núcleo interno que es más susceptible de degradarse, posiblemente
debido a la orientación de cizalla o nucleación de cizalla inducida
en la superficie externa que entra en contacto con la boquilla de
calibrado.
La temperatura de las piezas extrudidas
dependerá de la naturaleza del material polimérico, pero, por
ejemplo, usando un núcleo interno de polietileno y una capa
protectora externa de copolímero de propileno, la temperatura de la
pieza extrudida en la salida de la boquilla es preferiblemente de
180 a 220ºC. Preferiblemente, cuando se juntan las piezas
extrudidas, su temperatura es de al menos 150ºC, más preferiblemente
de 180 a 220ºC.
El procedimiento de la invención puede producir
con un nivel de calidad constante un núcleo interno y una capa
protectora externa que tengan una adhesión en el intervalo
preferido, y mediante la elección apropiada del material de la capa
protectora externa se puede disponer que la capa protectora externa
se despegue del núcleo interno sin dejar ningún residuo
considerable sobre la superficie del núcleo interno. Si es
necesario, las propiedades físicas de la capa protectora externa se
pueden ajustar mediante la adición de más o menos agentes de
relleno y otros aditivos. El material polimérico preferido para la
capa protectora externa comprende, por ejemplo, un copolímero de
propileno que comprende entre 1 y 6% en peso, basado en el peso
total de la composición, de un agente de relleno tal como dióxido
de titanio. Preferiblemente, la capa protectora externa tiene una
resistencia a la tracción de 15 a 25 MPa.
En general hemos descubierto que es preferible
no usar aditivos de bajo peso molecular tales como, por ejemplo,
productos auxiliares de elaboración, en el procedimiento de la
invención. Sin embargo se ha descubierto que los estearatos, por
ejemplo estearato de calcio, son eficaces como producto auxiliar de
elaboración sin perjudicar de modo importante la adhesión entre el
núcleo interno y la capa protectora.
En la formulación de la capa protectora se
pueden incluir los antioxidantes que sean necesarios. En su caso,
pueden omitirse de la formulación del núcleo interno siempre que se
incluyan cantidades suficientes en la capa protectora externa.
La invención se ilustra mediante el siguiente
ejemplo.
Se prepararon varias formulaciones para el
núcleo interno y la capa protectora externa con composiciones como
las expuestas en la Tabla 1. Las formulaciones de la capa protectora
externa que están formadas únicamente de homopolímero de
polipropileno no entran en el alcance de las reivindicaciones. Las
formulaciones se extrudieron usando un extrusor principal y otro
extrusor auxiliar más pequeño equipado con una alimentación de
boquilla concéntrica. Las corrientes de material fundido se unieron
antes de salir por las boquillas para masas calientes. En un
experimento, se hizo pasar la pieza extrudida, que tenía un diámetro
de 80 mm, a través de una boquilla de calibrado de 66,8 mm de
diámetro para dar una tubería de doble capa de 63,8 mm de diámetro
exterior, 0,3 mm de espesor de la capa protectora externa y 6,2 mm
de espesor del núcleo interno. En otro experimento, se extrudió una
tubería de doble capa de 40 mm de diámetro exterior.
Unas muestras de tuberías de 40 mm de diámetro
exterior se sometieron al ensayo de adherencia a
semi-tracción descrito anteriormente, y los
resultados se presentan en la Tabla 2. La Tabla 3 muestra resultados
similares en muestras que no pudieron despegarse a temperatura
ambiente y, por lo tanto, se trataron térmicamente en un horno
antes de someterlas al ensayo de adherencia. Estos ejemplos se
incluyen a modo de comparación.
Las muestras de tuberías se sometieron también a
un envejecimiento de acuerdo con el ensayo de resistencia a las
condiciones atmosféricas de la norma ISO 4892. El procedimiento del
ensayo se presenta más abajo. Se descubrió que las propiedades de
las tuberías no se ven afectadas de un modo importante tras
someterlas al ensayo de envejecimiento, mostrando que el paquete de
estabilizantes incluido en la capa protectora externa protegió
eficazmente el núcleo interno natural. Los resultados se presentan
en la Tabla 4.
Se sometieron otras muestras de tuberías al
ensayo de impacto H50 de acuerdo con la referencia 155N696E del
documento CEN TC155W1 081 (291). Los ensayos de impacto se
realizaron a 0ºC y a -20ºC. Se consideró que la
tubería superaba el ensayo si la resistencia al impacto medida era
mayor de 150 Nm.
Se descubrió que las tuberías con una capa
externa de copolímero de polipropileno superaron todos los ensayos
de impacto y tenían aproximadamente el mismo comportamiento que las
tuberías de polietileno del mismo diámetro sin recubrir.
Las tuberías con una capa externa de
homopolímero de polipropileno tuvieron una reducida resistencia al
impacto de 33 Nm a 0ºC, en comparación con más de 150 Nm para una
tubería de polietileno sin recubrir equivalente, y se consideró que
no superaron el ensayo.
Se ensayó también una mezcla 50/50 de
homopolímero y copolímero de polipropileno. Esta tubería superó el
ensayo de impacto a 0ºC con una resistencia al impacto mayor de 150
Nm pero los resultados a -20ºC fueron los mismos que los del
homopolímero de polipropileno.
El que no superaran el ensayo se debió a un tipo
de ruptura en la que se originaba una grieta en la capa externa y
se propagaba hasta la tubería. Se cree que la razón por la que las
muestras que no superaron el ensayo de impacto es que la adhesión
entre la capa externa y el núcleo interno era demasiado grande.
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(Tabla pasa a página
siguiente)
Ensayo de resistencia a las condiciones
atmosféricas de acuerdo con la norma ISO 4892.
Las tuberías de polietileno se expusieron en una
cámara climática
(Weather-o-meter®) tipo Atlas
65 según el ciclo de lluvias 102/18.
La temperatura de un termómetro de bulbo negro
estándar era 63\pm3ºC y la humedad relativa 50\pm5%.
La fuente de luz se filtró para alcanzar un
límite inferior de 290 nm.
La irradiancia fue 61+6 W/m^{2} en el paso de
banda de 280 a 400 nm.
La exposición se completó tras 250 horas, lo que
corresponde a una dosis de luz en el intervalo de longitud de onda
del ultravioleta visible (280 a 600 nm) de 3 meses en Londres,
Inglaterra.
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(Tabla pasa a página
siguiente)
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La presente lista de referencias citadas por
el solicitante tiene el único fin de servir de ayuda al lector. No
forma parte del documento de patente europea. Aunque se ha prestado
la mayor atención al recopilar las referencias, no se pueden
excluir errores u omisiones, y la EPO niega toda responsabilidad a
este respecto.
Documentos de patente citados en la
descripción
- \bullet EP 0474583 A, [0006]
- \bullet JP 3024392 A, [0010]
- \bullet WO 9300212 A, [0008] [0035]
- \bullet DE 9411008 U, [0011]
- \bullet EP 0604907 A, [0006] [0026]
- \bullet EP 0474583 A, [0012]
Claims (9)
1. Una tubería de plástico que comprende un
núcleo interno y una capa protectora externa que se puede desprender
del mismo para dejar al descubierto una superficie del núcleo
interno, caracterizada porque la capa protectora externa
está unida al núcleo interno, las dimensiones de la tubería y la
capa protectora son tales que la proporción entre el diámetro
exterior de la tubería y el espesor de la capa protectora se
encuentra entre 150 y 400, la fuerza de cohesión de la capa
protectora externa, sin tener en cuenta ninguna línea de debilidad,
al menos en los extremos de la tubería es mayor que la fuerza de
adherencia de la unión adhesiva entre la capa protectora externa y
el núcleo interno, y en la que dicha tubería se produce mediante
coextrusión de dicho núcleo interno y capa protectora externa desde
una boquilla de extrusión, poniendo en contacto los materiales
plásticos fundidos de dichas capas mientras aún están calientes y
dejando que se enfríen,
caracterizada porque
la capa protectora externa posee un espesor en
el intervalo de 0,3 a 0,5 mm,
la tubería de plástico posee una resistencia al
impacto mayor de 150 Nm, medidos mediante un ensayo de impacto H50
de acuerdo con la referencia 155N696E del documento CEN TC155W1
081(291), a una temperatura de 0ºC,
el núcleo interno comprende polietileno, y
la capa protectora externa comprende un
copolímero de propileno.
2. Una tubería de plástico según la
reivindicación 1, caracterizada porque la fuerza de
adherencia de la unión adhesiva entre el núcleo interno y la capa
protectora externa es insuficiente para permitir que una grieta
formada en la capa protectora externa por un impacto se propague
hasta el núcleo interno, y de ese modo disminuya la resistencia al
impacto medida de la tubería de plástico, en la que la resistencia
al impacto se mide sometiendo la tubería de plástico a un ensayo de
impacto de caída de peso H50 de acuerdo con la referencia 155N696E
del documento CEN TC155W1 081(291), a una temperatura de
0ºC.
3. Una tubería de plástico según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la adhesión entre
la capa protectora externa y el núcleo interno se encuentra en el
intervalo de 0,2 a 0,5 N/mm de ancho medidos por un ensayo de
adherencia a semitracción en el que se prepara una muestra de ensayo
de tubería cortando dos entalladuras axiales paralelas de 50 mm a
través de toda la capa superficial y, extendiendo estas entalladuras
50 mm más con una profundidad tal que queden 0,3 mm de la capa
superficial, se dejan otros 20 mm de longitud de la muestra antes
de la alineación vertical con el captador dinamométrico, el ensayo
de desgarro se lleva a cabo en una Instron modelo 1197 con una
velocidad de 100 mm por minuto, la tubería se sitúa de tal modo que
el principio del desgarro al comienzo de la profundidad de la
entalladura está a 120 mm del centro del captador dinamométrico y
la distancia desde el comienzo del desgarro hasta el punto de
sujeción del captador dinamométrico es de 750 mm, y de tal forma
que el resultado consiste en que se logra el mayor ángulo de
desgarro mientras se desgarra esa parte de la tubería con una
entalladura a través de la capa superficial.
4. Una tubería de plástico según las
reivindicaciones 1, 2 ó 3, caracterizada porque el núcleo
interno está relativamente exento de antioxidantes o estabilizantes
UV.
5. Una tubería de plástico según cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la capa
protectora externa comprende un agente de relleno de dióxido de
titanio.
6. Una tubería de plástico según cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la
resistencia a la tracción de la capa protectora externa se
encuentra en el intervalo entre 15 MPa y 25 MPa.
7. Un procedimiento para producir una tubería de
plástico que comprende un núcleo interno y una capa protectora
externa que se puede desprender del mismo para dejar al descubierto
una superficie del núcleo interno, procedimiento que comprende la
coextrusión de los materiales plásticos fundidos que forman el
núcleo interno y la capa protectora externa a partir de una
boquilla de extrusión, juntando los materiales plásticos fundidos
mientras aún están calientes y dejándolos enfriar, de tal modo que,
al enfriarse, la capa protectora externa se une al núcleo interno
pero pudiendo despegarse del mismo al menos en los extremos de la
tubería, para dejar al descubierto una superficie del núcleo
interno apropiada para la soldadura por electrofusión, en el que las
dimensiones de la tubería y de la capa protectora son tales que la
proporción entre el diámetro exterior de la tubería y el espesor de
la capa protectora es al menos 70, preferiblemente al menos 100, y
la fuerza de cohesión de la capa protectora externa, sin tener en
cuenta ninguna línea de debilidad, al menos en los extremos de la
tubería es mayor que la fuerza de adherencia de la unión adhesiva
entre la capa protectora externa y el núcleo interno,
caracterizado porque
la capa protectora externa posee un espesor en
el intervalo de 0,3 a 0,5 mm y porque el núcleo interno comprende
polietileno y la capa protectora externa comprende un copolímero de
propileno.
8. Un procedimiento según la reivindicación 7,
caracterizado porque los materiales plásticos fundidos se
juntan unos con otros en el área de presión de una boquilla de
extrusión.
9. Un procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 7 u 8, caracterizado porque el núcleo
interno y la capa protectora externa se ponen en contacto a una
temperatura de entre 150ºC y 220ºC.
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