ES2317375T3 - Procedimiento para la fabricacion de una pieza flexible resistente al desgaste hecho de poliuretano estratificado y producto fabricado por dicho procedimiento. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento para fabricar una pieza flexible resistente al desgaste hecha de poliuretano estratificado, que comprende los pasos de: a) verter en un molde de la pieza resistente al desgaste una cantidad de poliuretano de un primer tipo con una primera dureza para formar una primera capa; b) dejar que la primera capa de poliuretano se endurezca durante cierto tiempo; c) verter sobre la primera capa de poliuretano parte de una cantidad de poliuretano de un segundo tipo con una segunda dureza que difiere de la primera dureza para formar una capa parcial de poliuretano del segundo tipo; d) dejar que la capa parcial de poliuretano del segundo tipo se endurezca durante cierto tiempo; e) verter el resto de la cantidad de poliuretano del segundo tipo sobre la capa parcial para completar la segunda capa; y f) dejar que se endurezca la pieza moldeada resistente al desgaste.
Description
Procedimiento para la fabricación de una pieza
flexible resistente al desgaste hecho de poliuretano estratificado y
producto fabricado por dicho procedimiento.
La presente invención versa acerca de un
procedimiento para fabricar una pieza flexible resistente al
desgaste de poliuretano estratificado.
El documento US 5.271.118 describe un
procedimiento del tipo mencionado arriba, en el que dos capas del
mismo tipo de poliuretano, una capa libre de aditivos y una capa
con partículas incrustadas de polietileno, se vierten en el mismo
molde para formar un anillo de relleno de plástico. Gracias a las
partículas de polietileno, la capa exterior del anillo muestra una
resistencia mejorada al desgaste y una reducción de la fricción
mejorada.
El poliuretano plástico combina una resistencia
y una tenacidad elevadas con una elevada elasticidad y, por lo
tanto, es sumamente adecuado como materia prima para piezas
resistentes al desgaste en diversos campos de aplicación.
Las propiedades anteriormente mencionadas del
poliuretano podrían utilizarse aún mejor combinando entre sí
diferentes tipos de poliuretano de diferente dureza. Sin embargo,
por lo general se conoce en la especialidad que distintos tipos de
poliuretano de diferente dureza se adhieren mal entre sí,
dificultándose por ello la fabricación de poliuretano
estratificado. Después de la fabricación, en la práctica, los
productos presentan fisuras en la superficie de contacto entre los
diferentes tipos de poliuretano.
El solicitante ha desarrollado un procedimiento
del tipo especificado en el preámbulo que soslaya estos
inconvenientes.
El procedimiento conforme a la invención
comprende los siguientes pasos de:
- a)
- verter en un molde de la pieza resistente al desgaste una cantidad de poliuretano de un primer tipo con una primera dureza para formar una primera capa;
- b)
- dejar que la primera capa de poliuretano se endurezca durante cierto tiempo;
- c)
- verter sobre la primera capa de poliuretano parte de una cantidad de poliuretano de un segundo tipo con una segunda dureza que difiere de la primera dureza para formar una capa parcial de poliuretano del segundo tipo;
- d)
- dejar que la capa parcial de poliuretano del segundo tipo se endurezca durante cierto tiempo;
- e)
- verter el resto de la cantidad de poliuretano del segundo tipo sobre la capa parcial para completar la segunda capa; y
- f)
- dejar que se endurezca la pieza moldeada resistente al desgaste.
\vskip1.000000\baselineskip
Se obtiene una adherencia buena y rápida de los
dos tipos de poliuretano cuando la parte para formar la capa
parcial asciende a entre el 5 y el 25% en peso de la cantidad total
del poliuretano del segundo tipo.
La resistencia al desgaste y las propiedades
mecánicas del poliuretano del primer tipo pueden potenciarse
adicionalmente de forma ventajosa añadiendo uno o más aditivos,
carburos o una mezcla de los mismos. El paso a) del procedimiento
comprende, entonces, los siguientes pasos de:
- a1)
- medir una parte de la cantidad de poliuretano del primer tipo;
- a2)
- añadir al menos un aditivo a la parte de poliuretano del primer tipo;
- a3)
- verter en el molde la parte de poliuretano del primer tipo con el aditivo para formar una capa parcial de poliuretano del primer tipo;
- a4)
- dejar que la capa parcial de poliuretano del primer tipo se endurezca durante cierto tiempo; y
- a5)
- verter el resto de la cantidad de poliuretano del primer tipo sobre la capa parcial para completar la primera capa.
\vskip1.000000\baselineskip
Se obtiene una adherencia buena y rápida de los
dos tipos de poliuretano, uno de estos con aditivo, cuando la parte
para formar la capa parcial asciende a entre el 5 y el 25% en peso
de la cantidad total del poliuretano del primer
tipo.
tipo.
En una realización adicional preferida el
procedimiento comprende además el paso de disponer uno o más
elementos de injerto en posiciones predeterminadas en el molde. La
estabilidad de formas y las propiedades mecánicas de la pieza
resistente al desgaste que ha de fabricarse puede modificarse por
medio de los elementos de injerto.
El poliuretano del primer tipo está constituido
preferiblemente por poliuretano TDI con una dureza en el intervalo
comprendido entre 80º Shore A y 75º Shore D.
El poliuretano del segundo tipo está constituido
preferiblemente por poliuretano MDI con una dureza en el intervalo
comprendido entre 35º Shore A y 95º Shore A.
Los aditivos adecuados incluyen el carburo de
tungsteno o el carburo de silicio o una mezcla de los mismos,
preferiblemente en una proporción de entre el 10 y 20% en peso de la
parte para formar la capa parcial de poliuretano del primer
tipo.
La invención también versa acerca de una pieza
resistente al desgaste fabricada según el procedimiento conforme a
la invención. En una primera realización preferida, la pieza
resistente al desgaste es un anillo de estanqueidad para un
dispositivo de cierre de una tubería para el transporte de material
líquido.
Ahora se expondrá la invención con más detalle
haciendo referencia a los dibujos, en los que
la figura 1A muestra una sección esquemática de
una primera pieza resistente al desgaste fabricada según una
primera realización preferida del procedimiento conforme a la
invención;
la figura 1B muestra una sección esquemática de
una variante de la primera pieza resistente al desgaste de la
figura 1A;
la figura 2A es una sección esquemática de una
segunda pieza resistente al desgaste fabricada según una segunda
realización preferida del procedimiento conforme a la invención;
y
la figura 2B muestra una sección esquemática de
una variante de la segunda pieza resistente al desgaste de la
figura 2A.
En las figuras, los componentes homólogos
aparecen designados por medio de numerales de referencia
iguales.
La figura 1A muestra una primera realización
preferida de un elemento de cierre, como un anillo 1 de estanqueidad
para un cierre deslizante o una válvula de cierre en una tubería
para el transporte de material líquido que puede ser un material
abrasivo y/o dado a producir obstrucciones, o no serlo. El anillo 1
de estanqueidad comprende un cuerpo 2 hueco de forma cilíndrica a
grandes rasgos. Situada en un extremo exterior del cuerpo 2 hay una
argolla 3 que, durante el uso, da contra el cierre deslizante o la
válvula del dispositivo de cierre.
La figura 2A muestra una segunda realización
preferida de un elemento 10 de cierre. El anillo 10 de estanqueidad
comprende un cuerpo 12 hueco de forma cilíndrica a grandes rasgos.
Situada en un extremo exterior del cuerpo 12 hay una argolla 13
que, durante el uso, da contra el cierre deslizante o la válvula del
dispositivo de cierre.
Los anillos 1 y 10 de estanqueidad comprenden
ambos elementos de injerto 5, 15, respectivamente. Los elementos de
injerto son una piezas de material foráneo moldeados conjuntamente,
denominados "incrustaciones" en la especialidad. Algunos
ejemplos de elementos de injerto adecuados son: anillos de metal,
cámaras de aire, gomaespuma, etc. Mediante el uso de elementos de
injerto adecuados, pueden modificarse diversas propiedades del
anillo de estanqueidad para la aplicación deseada, como la
estabilidad de formas, la resistencia, la rigidez, el coeficiente
de fricción, etc. En la realización preferida mostrada, los
respectos elementos 5, 15 de injerto son anillos de acero. El
anillo 10 de estanqueidad se distingue del anillo 1 de estanqueidad,
tal como se describe más arriba, por la diferente forma de los
elementos 15 de injerto con respecto a los elementos 5 de
injerto.
Conforme a la invención, la argolla 3 está
moldeada a partir de poliuretano de un primer tipo con una primera
dureza. Un ejemplo de tipo adecuado de poliuretano del primer tipo
es el diisocianato de tolueno (TDI) con una dureza de 95º Shore A.
El cuerpo 2 está moldeado, conforme a la invención, a partir de
poliuretano de un segundo tipo con una segunda dureza que es
inferior a la primera dureza. Un ejemplo de tipo adecuado de
poliuretano del segundo tipo es el diisocianato de metano difenilo
(MDI) con una dureza de 60º Shore A.
Los anillos 1, 10 de estanqueidad fabricados a
partir de poliuretano estratificado conforme a la invención tienen
un cuerpo 2, 12 elástico que puede seguir los movimientos del cierre
deslizante de o de la válvula de cierre y que es él mismo
resistente al desgaste por parte de material abrasivo que pase. En
la posición de la argolla 3, 13 la resistencia al desgaste es
máxima, con el objeto de poder soportar los movimientos del cierre
deslizante o la válvula del dispositivo de cierre. El anillo 1, 10
de estanqueidad protege el habitáculo del dispositivo de cierre de
forma óptima del desgaste causado por el material abrasivo que
pasa.
El ejemplo A describe la fabricación del anillo
1, 10 de estanqueidad de las figuras 1A y 2A, respectivamente,
según el procedimiento conforme a la invención.
Ejemplo
A
Los elementos 5, 15 de injerto están dispuestos
en posiciones predeterminadas, por ejemplo en posiciones
equidistantes, en un molde seleccionado. Luego el molde es
precalentado de la forma habitual de la especialidad. Se vierte en
el molde una cantidad de poliuretano TDI 95º Shore A. Para un anillo
de estanqueidad la cantidad de poliuretano TDI varía entre
sustancialmente 100 gramos y 10 kilogramos, dependiendo de las
dimensiones deseadas del anillo de estanqueidad. En el resto del
ejemplo A, se hace uso de una cantidad de 1000 gramos de poliuretano
TDI.
La capa vertida de poliuretano TDI debe
endurecerse durante un tiempo predeterminado que varía
sustancialmente entre 2 y 6 minutos.
Parte de una cantidad de poliuretano MDI 60º
Shore A se vierte subsiguientemente sobre la primera capa de
poliuretano TDI para formar una parte de una segunda capa, o capa
parcial. Para un anillo de estanqueidad la cantidad de poliuretano
MDI generalmente varía entre sustancialmente 1000 gramos y 60
kilogramos, dependiendo de las dimensiones deseadas del anillo de
estanqueidad. En el resto del ejemplo A se hace uso de una cantidad
de poliuretano MDI de 3500 gramos. La parte para formar la capa
parcial asciende sustancialmente a entre el 5 y 25% en peso con
respecto a la cantidad de poliuretano MDI. En este ejemplo se hace
uso del 10% en peso, o 350 gramos.
La capa parcial vertida de poliuretano MDI debe
secarse durante un tiempo predeterminado, que varía sustancialmente
entre 8 y 12 minutos.
La parte restante de la cantidad de poliuretano
MDI, parte que asciende en este ejemplo a 3150 gramos, se vierte
con el fin de completar el proceso sobre la capa parcial ya vertida
de poliuretano MDI.
Por último, la pieza resistente al desgaste así
completada debe secarse. Este secado tiene lugar en un horno de la
manera que es per se habitual en la técnica del
poliuretano.
La figura 1B muestra una variante del anillo 1
de estanqueidad. La figura 2B muestra una variante del anillo 10 de
estanqueidad. Las variantes mostradas de los anillos 1, 10 de
estanqueidad van provistas de una argolla 3, 13, respectivamente,
con una parte frontal 4, 14, respectivamente, adicionalmente
reforzada. Esto se logra conforme a la invención añadiendo al
poliuretano del primer tipo uno o más aditivos o carburos o una
mezcla de los mismos. Los aditivos adecuados son, por ejemplo: el
carburo de tungsteno o el carburo de silicio o una mezcla de los
mismos. La resistencia al desgaste de tal argolla adicionalmente
reforzada es aún mayor, y el coeficiente de fricción inferior,
gracias al añadido de estos aditivos.
Las variantes mostradas son en lo demás
completamente similares a los anillos 1 y 10 de estanqueidad
originales de las figuras 1A y 2A.
El ejemplo B describe la fabricación de las
variantes, mostradas en las figuras 1B y 2B, del anillo 1, 10 de
estanqueidad, respectivamente, según el procedimiento conforme a la
invención.
Ejemplo
B
Los elementos 5, 15 de injerto están dispuestos
en posiciones predeterminadas, por ejemplo en posiciones
equidistantes, en un molde seleccionado. El molde está precalentado
de la forma habitual de la especialidad. Se mide una cantidad de
poliuretano TDI 95º Shore A. En el ejemplo B, se hace uso de una
cantidad de 1000 gramos.
Se mide parte de la cantidad de 1000 gramos del
poliuretano TDI para formar una parte de una primera capa, o capa
parcial. Esta parte preferiblemente asciende sustancialmente a entre
el 5 y 25% en peso. En este ejemplo la parte es de 250 gramos.
Se añade el aditivo a la parte del poliuretano
TDI. La cantidad de aditivo generalmente asciende a entre el 5 y el
25% en peso con respecto a la parte del poliuretano TDI. En este
ejemplo se hace uso del 10% en peso, y la cantidad de aditivo
asciende a 25 gramos.
La parte de poliuretano TDI con aditivo se
vierte en el molde.
La capa parcial vertida de poliuretano TDI debe
secarse durante un tiempo predeterminado, que varía sustancialmente
entre 2 y 6 minutos.
La parte restante de la cantidad de poliuretano
TDI, parte que asciende en este ejemplo a 725 gramos, se vierte
sobre la capa parcial ya vertida de poliuretano TDI.
La capa vertida de poliuretano TDI debe secarse
durante un tiempo predeterminado, que varía sustancialmente entre 2
y 6 minutos.
Parte de una cantidad de poliuretano MDI 60º
Shore A se vierte subsiguientemente sobre la primera capa de
poliuretano TDI para formar una parte de una segunda capa, o capa
parcial. En el ejemplo B se hace uso de una cantidad de poliuretano
MDI de 3500 gramos. La parte asciende sustancialmente a entre el 5 y
25% en peso con respecto a la cantidad de poliuretano MDI. En este
ejemplo se hace uso del 10% en peso, o 350 gramos.
La capa parcial vertida de poliuretano MDI debe
secarse durante un tiempo predeterminado, que varía sustancialmente
entre 8 y 12 minutos.
La parte restante de la cantidad de poliuretano
MDI, parte que asciende en este ejemplo a 3150 gramos, se vierte
con el fin de completar el proceso sobre la capa parcial ya vertida
de poliuretano MDI.
Por último, la pieza resistente al desgaste así
completada debe secarse. Este secado tiene lugar en un horno de la
manera que es per se habitual en la técnica del
poliuretano.
Naturalmente, esta invención no está limitada a
las realizaciones mostradas y descritas. Será obvio que el
procedimiento conforme a la invención es generalmente adecuado para
fabricar poliuretano estratificado y productos del mismo. El
poliuretano estratificado comprende una primera capa de poliuretano
de un primer tipo con una primera dureza y una segunda capa de
poliuretano de un segundo tipo con una segunda dureza que difiere de
la primera dureza. En una realización adicional la capa de
poliuretano del primer tipo comprende una capa parcial con un
aditivo o un carburo. El número de capas de poliuretano puede
aumentarse en la medida requerida. Esto se extiende también al
número de tipos de poliuretano. El aumento en el número de capas y/o
el número de tipos de poliuretano puede lograrse aplicando
repetidamente el concepto inventivo en cada caso a dos tipos
diferentes de poliuretano de durezas que opcionalmente difieran para
su moldeo en capas adyacentes. Con este fin, los pasos c), d) y e)
de la reivindicación 1 deben repetirse para cada capa sucesiva.
Después de la lectura de esta descripción, debe considerarse que
una persona versada en la especialidad es capaz de esto.
La invención se basa a grades rasgos en la
constatación de que sobre cada capa precedente ("primera") de
poliuretano debe verterse primero una capa parcial de cada capa
subsiguiente ("segunda") de poliuretano, y que esta capa
parcial, igual que la capa precedente, debe secarse durante un
cierto periodo de tiempo. Este tiempo debe ser lo suficientemente
largo como para permitir que se dé el comienzo de un efecto de
curado en el poliuretano. El tiempo requerido depende, entre otros
factores, de la temperatura del molde, de la temperatura ambiente,
de la temperatura del poliuretano y de la humedad del aire.
Se recalca en aras de la exhaustividad que el
poliuretano estratificado conforme a la invención puede aplicarse
en general en piezas resistentes al desgaste, al igual que en las
aplicaciones especificadas. Aparte de la aplicación especificada en
el transporte hidráulico, por ejemplo en tuberías resistentes al
desgaste, en codos y también en bocas resistentes al desgaste, es
posible imaginar aplicaciones en las que sea importante una
elasticidad de recuperación, como en bloques protectores, perfiles
protectores, parachoques, etc.
Por lo tanto, la invención se extiende en
general a cualquier realización que caiga dentro del ámbito de las
reivindicaciones adjuntas, como se ve a la luz de la descripción y
los dibujos precedentes.
Claims (13)
1. Un procedimiento para fabricar una pieza
flexible resistente al desgaste hecha de poliuretano estratificado,
que comprende los pasos de:
- a)
- verter en un molde de la pieza resistente al desgaste una cantidad de poliuretano de un primer tipo con una primera dureza para formar una primera capa;
- b)
- dejar que la primera capa de poliuretano se endurezca durante cierto tiempo;
- c)
- verter sobre la primera capa de poliuretano parte de una cantidad de poliuretano de un segundo tipo con una segunda dureza que difiere de la primera dureza para formar una capa parcial de poliuretano del segundo tipo;
- d)
- dejar que la capa parcial de poliuretano del segundo tipo se endurezca durante cierto tiempo;
- e)
- verter el resto de la cantidad de poliuretano del segundo tipo sobre la capa parcial para completar la segunda capa; y
- f)
- dejar que se endurezca la pieza moldeada resistente al desgaste.
2. Un procedimiento como se reivindica en la
reivindicación 1, en el que la parte para formar la capa parcial
asciende a entre el 5 y el 25% en peso con respecto a la cantidad de
poliuretano del segundo tipo.
3. Un procedimiento como se reivindica en las
reivindicaciones 1 o 2, en el que el paso a) comprende los pasos
de:
- a1)
- medir una parte de la cantidad de poliuretano del primer tipo;
- a2)
- añadir al menos un aditivo a la parte de poliuretano del primer tipo;
- a3)
- verter en el molde la parte de poliuretano del primer tipo con el aditivo para formar una capa parcial de poliuretano del primer tipo;
- a4)
- dejar que la capa parcial de poliuretano del primer tipo se endurezca durante cierto tiempo; y
- a5)
- verter el resto de la cantidad de poliuretano del primer tipo sobre la capa parcial para completar la primera capa.
4. Un procedimiento como se reivindica en la
reivindicación 3, en el que la parte para formar la capa parcial
asciende a entre el 5 y el 25% en peso con respecto a la cantidad de
poliuretano del primer tipo.
5. Un procedimiento como se reivindica en
cualquiera de las reivindicaciones precedentes que comprende además
el paso de disponer uno o más elementos de injerto en posiciones
predeterminadas en el molde.
6. Un procedimiento como se reivindica en
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el
poliuretano del primer tipo comprende el poliuretano TDI.
7. Un procedimiento como se reivindica en
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el
poliuretano del primer tipo tiene una dureza que cae
sustancialmente en el intervalo entre 80º Shore A y 75º Shore D.
8. Un procedimiento como se reivindica en
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el
poliuretano del segundo tipo comprende el poliuretano MDI.
9. Un procedimiento como se reivindica en
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el
poliuretano del segundo tipo tiene una dureza que cae
sustancialmente en el intervalo entre 35º Shore A y 95º Shore A.
10. Un procedimiento como se reivindica en
cualquiera de las reivindicaciones precedentes 3-9,
en el que el aditivo está constituido por carburo de tungsteno,
carburo de silicio o una mezcla de los mismos.
11. Un procedimiento como se reivindica en
cualquiera de las reivindicaciones precedentes 3-10,
en el que el aditivo asciende a entre el 10 y el 20% en peso de la
parte para formar la capa parcial de poliuretano del primer
tipo.
12. Una pieza resistente al desgaste fabricada
según el procedimiento como se reivindica en cualquiera de las
reivindicaciones precedentes.
13. Una pieza resistente al desgaste como se
reivindica en la reivindicación 12, en la que la pieza resistente
al desgaste es un anillo de estanqueidad para un dispositivo de
cierre de una tubería de transporte para material líquido.
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