ES2372136T3 - Manga con una capa interior eléctricamente conductiva. - Google Patents

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ES2372136T3 ES09152341T ES09152341T ES2372136T3 ES 2372136 T3 ES2372136 T3 ES 2372136T3 ES 09152341 T ES09152341 T ES 09152341T ES 09152341 T ES09152341 T ES 09152341T ES 2372136 T3 ES2372136 T3 ES 2372136T3
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Abstract

Manga (1) constituida al menos por: - una capa interior (2) de plástico que es estable frente al medio que se debe transportar; - una o varias capas intermedias elastómeras (3, 5), estando una capa intermedia (3) en unión directa con la capa interior (2), - una o varias capas incrustadas (4, 7) de portadores de resistencia y - una capa exterior elastómera (8) resistente a la abrasión; en donde la capa interior (2) consiste en un plástico fluorado eléctricamente conductivo o ajustable para que sea eléctricamente conductivo, en forma de politetrafluoroetileno (PTFE), polifluoruro de vinilo (PVF), polifluoruro de vinilideno (PVDF) o sus modificaciones químicas, a cuyo fin están incorporadas partículas eléctricamente conductivas en la capa interior (2), y en donde la capa interior (2) forma también una unión de adherencia resistente a la fatiga con la capa intermedia (3) con la cual está en unión directa, caracterizada porque - la capa interior (2) se presenta en forma de una lámina o es una manga interior extruida sin costura y - las partículas eléctricamente conductivas están presentes, con distribución homogénea en una cantidad de 1 a 15 2,5% en peso, concretamente referido a la masa total de la capa interior (2)

Description

Manga con una capa interior eléctricamente conductiva.
La invención concierne a una manga constituida al menos por:
-
una capa interior de plástico que es estable frente al medio que se debe transportar;
-
una o varias capas intermedias elastómeras, estando una capa intermedia en unión directa con la capa interior;
-
una o varias capas incrustadas de portadores de resistencia y
-
una capa exterior elastómera resistente a la abrasión.
Respecto del estado correspondiente de la técnica, se hace referencia especialmente a la siguiente literatura de patentes:
DE 35 24 286 C1
DE 42 32 946 C2
EP 0 222 323 B1
EP 0 582 301 A1
EP 0826 302 B1
EP 0 826 915 A2
EP 1 383 650 B1
EP 1 450 092 B1
US 5 718 957
Las mangas con una capa interior de plástico en lugar de materiales elastómeros a base de caucho están adquiriendo una importante creciente, especialmente en mangas para productos químicos, mangas para carburante, mangas para agente frigorífico, mangas para CO2 y mangas para la industria alimentaria y farmacéutica. Según los requisitos, se utilizan aquí hasta ahora plásticos especiales.
Las mangas para productos químicos más frecuentemente empleadas en la actualidad están revestidas con una capa interior de plástico fluorado a base de FEP o PFA, haciéndose referencia, por ejemplo, a la patente EP 0 582 301 A1 en lo que respecto a detalles de nomenclatura correspondientes. Se encuentra también una constelación de materiales semejante en mangas para carburante. La ventaja de tales plásticos es su alta estabilidad frente a un medio agresivo y, por tanto, dañino para el material (por ejemplo, productos químicos, aceites, gasolina). Sin embargo, la desventaja de PFA es la pequeña aptitud dinámica para el curvado de la manga, ligada a una frecuente formación de fisuras.
En mangas para agente frigorífico y también en mangas para CO2 se utilizan especialmente poliamidas (por ejemplo, PA6, PA66) o polímeros a base de etileno-alcohol vinílico (EVOH). Con miras a una permeación nula, se utiliza aquí especialmente una capa interior en forma de una primera capa de PA y una segunda capa de EVOH. Sin embargo, estos materiales no son adecuados para mangas de productos químicos. Se imponen también aquí límites a la capacidad de ajuste respecto de la conductividad eléctrica.
En mangas con ámbito de aplicación en la industria farmacéutica y alimentaria se tienen que emplear fundamentalmente materiales que, en primer lugar, tienen que contar con homologaciones, por ejemplo con la FDA (homologación americana para alimentos). Sin embargo, se imponen límites también a estos materiales (por ejemplo, FEP y PFA) en cuanto a aptitud dinámica.
En la publicación de patente EP 0 582 301 A1 se describe una manga para carburante (manga para combustible) con una constitución estratificada de la clase citada al principio. La capa interior consiste en un plástico fluorado eléctricamente conductivo o ajustable para que sea eléctricamente conductivo, especialmente en forma de PVDF, CTFE, ECTFE, ETFE, FEP, PFA o PTFE. El plástico fluorado se presenta aquí como una resina, preferiblemente con incorporación de partículas eléctricamente conductivas (por ejemplo, negro de carbono) en una cantidad de 3 a 16% en peso, concretamente referido a la masa de la resina. En la patente US 5 718 957 se revela un desarrollo adicional de una manga de carburante a base de una resina de plástico fluorado para la capa interior.
La publicación de patente EP 0 826 915 A2 describe también una manga para carburante en la que la capa interior
E09152341 17-11-2011
consiste en un plástico fluorado. En este documento no se hace ninguna manifestación sobre el apresto eléctricamente conductivo de la capa interior de plástico fluorado.
Además, es sabido que en una manga multicapa de la clase citada al principio las capas de elastómero están realizadas casi siempre en forma eléctricamente aislante, especialmente en una manguera para productos químicos. Una carga eléctrica que potencialmente se presente es derivada después exclusivamente a través de la capa interior
o a través de un cable incorporado (por ejemplo, un cable de cobre).
El material preferido para la capa interior de una manga multicapa de la clase citada al principio es un plástico fluorado en forma de politetrafluoroetileno (PTFE), polifluoruro de vinilo (PVF) o polifluoruro de vinilideno (PVDF). De importancia especial es aquí el PTFE. Se pueden utilizar también modificaciones químicas de los materiales antes citados. Así, por ejemplo, en un PTFE modificado en la cadena de polímero están incorporadas, en una pequeña proporción, otras unidades fluoradas.
En el marco de un desarrollo ulterior, el problema de la invención consiste en proporcionar una manga eléctricamente conductiva que deberá ser accesible a un amplio campo de aplicaciones y que, además, haga superflua, en el marco del montaje de una armadura, una conexión de un conductor metálico.
Este problema se resuelve porque
-
la capa interior se presenta en forma de una lámina o es una manga interior extruida sin costura y
-
las partículas eléctricamente conductivas están presentes en forma homogéneamente distribuida en una cantidad de 1 a 2,5% en peso, concretamente referido a la masa total de la capa interior.
Respecto de las partículas eléctricamente conductivas, se aplican especialmente las posibilidades siguientes:
-
Las partículas eléctricamente conductivas son negro de carbono y/o grafito y/o nanotubos. Los nanotubos son tubos con una estructura a manera de capa y pocos nanómetros de diámetro. Se pueden citar aquí, por ejemplo, nanotubos de carbono (documento US 7 338 648 B2) o de disulfuro de molibdeno (MoS2). Sin embargo, es generalmente suficiente que se utilicen partículas unitarias, por ejemplo exclusivamente de negro de carbono.
-
Las partículas eléctricamente conductivas consisten en un polímero, una combinación de polímeros o una mezcla de polímeros con grupos funcionales eléctricamente conductivos, que son especialmente grupos carbonilo, especialmente a su vez grupos éster. Como ejemplos se podrían citar aquí un éster de polietilengligol o un éster de ácido polietilenglicolcarboxílico.
El espesor de la capa interior es de 0,01 mm a 3 mm, especialmente 0,05 mm a 2 mm y de nuevo especialmente 0,1 mm a 1 mm.
La capa interior está activada en su superficie al menos dentro de su lado de contacto con la capa intermedia unida con ella, a cuyo fin esta capa está especialmente corroída o asperizada. La variación superficial o el tratamiento superficial se efectúa por medio de un método químico o físico. Se podrían citar aquí especialmente tratamiento a la llama, descarga en corona, pulverización catódica, tratamiento con plasma, procedimiento de sodio-amoniaco y procedimiento de sodio-naftaleno. Para la activación superficial están disponibles también un gran número de otros procedimientos de corrosión químicos o físicos. En comparación con PTFE no tratado, se incrementan netamente con estos métodos las propiedades de adherencia de este plástico. De esta manera, se logra una unión de adherencia especialmente resistente a la fatiga entre la capa interior del plástico eléctricamente conductivo y la capa intermedia elastómera que está en contacto con ésta.
La manga presenta al menos una capa intermedia elastómera que está en contacto directo con la capa interior del plástico eléctricamente conductivo, y una capa exterior elastómera resistente a la abrasión. Eventualmente, pueden estar presentes otras capas intermedias elastómeras. En combinación con la descripción de las figuras se presenta una manga con dos capas intermedias elastómeras.
La capa o capas intermedias y/o la capa exterior se basan especialmente en una mezcla de caucho vulcanizada que contiene al menos un componente de caucho e ingredientes de mezcla. Como componentes de caucho pueden citarse especialmente:
Copolímero de etileno-propileno (EPM)
Copolímero diénico de etileno-propileno (EPDM)
Caucho nitrílico (NBR)
Caucho nitrílico (parcialmente) hidrogenado (HNBR)
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Caucho fluorado (FPM o FKM) Caucho de cloropreno (CR) Caucho natural (NR) Caucho de estireno-butadieno (SBR) Caucho de isopreno (IR) Caucho butílico (IIR) Caucho bromobutílico (BIIR) Caucho clorobutílico (CIIR) Caucho de butadieno (BR) Polietileno clorado (CM) Polietileno clorosulfonado (CSM) Poliepiclorhidrina (ECO) Caucho de etileno-acetato de vinilo (EVA) Caucho de acrilato (ACM) Caucho de silicona (MVQ) Caucho de metilsilicona fluorado (MFQ) Caucho de propileno perfluorado (FFPM) Caucho de perfluorocarbono (FFKM) Poliuretano (PU)
Son de importancia especial: EPDM, CM, FKM o FPM, ECO, CR y NBR. Es posible también la utilización de una mezcla, especialmente en combinación con uno de los tipos de caucho antes citados. Los ingredientes de mezclado comprenden al menos un reticulador o un sistema reticulador (reticulante y acelerador). Otros ingredientes de mezclado son generalmente también un material de carga y/o un agente auxiliar de procesamiento y/o un plastificante y/o un agente protector contra envejecimiento, así como
eventualmente otros aditivos (por ejemplo, fibras, pigmentos de color). Se hace referencia a este respecto al estado general de la tecnología de las mezclas de caucho. En combinación con una manga eléctricamente conductiva (manga “full-ohm”), la capa o capas intermedias y la capa
exterior están realizadas también en forma eléctricamente conductiva, a cuyo fin se han incorporado en la matriz de elastómero, con distribución homogénea, partículas eléctricamente conductivas. A este respecto, puede recurrirse a las mismas posibilidades que ya se han mencionado en combinación con la capa interior eléctricamente conductiva de plástico. La cantidad de tales partículas es de 3 a 100 phr (partes por cien de caucho), especialmente 10 a 60 phr, concretamente referido a una unidad de capa de elastómero.
En la manga está incorporada al menos una capa de portadores de resistencia constituida por un trenzado textil, un trenzado de acero o un trenzado de vidrio, basándose el trenzado textil especialmente en fibras naturales y/o artificiales. En combinación con la descripción de las figuras se presenta una manga con dos capas de portadores de resistencia de esta clase y con una hélice adicional.
La manga según la invención se utiliza especialmente como:
-
manga para productos químicos
-
manga para combustible
-
manga para alimentos, especialmente manga para agua potable
-
manga para productos farmacéuticos.
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Se explica ahora la invención ayudándose de un ejemplo de realización y haciendo referencia a un dibujo esquemático.
La única figura muestra una manga 1 que ofrece la constitución estratificada siguiente:
-
una capa interior 2 de un plástico eléctricamente conductivo, especialmente de PTFE, con un espesor preferido de 0,1 mm a 1 mm;
-
una primera capa intermedia elastómera eléctricamente conductiva 3;
-
una primera capa 4 de portadores de resistencia a base de un trenzado textil, un trenzado de acero o un trenzado de vidrio;
-
una segunda capa intermedia elastómera eléctricamente conductiva 5;
-
una hélice 6 de metal o de un plástico con propiedades semejantes a las del metal;
-
una segunda capa 7 de portadores de resistencia a base de un trenzado textil, un trenzado de acero o un trenzado de vidrio;
-
una capa exterior elastómera 8 que es resistente a la abrasión y eléctricamente conductiva.
En el marco de variantes de configuración la capa interior 2 puede ser de configuración lisa, helicoidal u ondulada. La capa exterior 8, que es aquí de configuración lisa, puede estar conformada en forma ondulada o estrangulada para aumentar la flexibilidad. En la fabricación de las capas intermedias elastómeras 3 y 5 y también de la capa exterior 8 se pueden utilizar tanto la extrusión como la técnica de arrollamiento.
Una manga 1 completamente conductiva de la electricidad, construida de esta manera, encuentra su aplicación especialmente como manga de presión y de vacío. Este concepto de manga ha adquirido un significado especial en mangas para productos químicos bajo requisitos de alta seguridad. En otras mangas, por ejemplo en una manga para alimentos, es suficiente generalmente una única capa 4 o 7 de portadores de resistencia sin una segunda capa intermedia 5 y sin una hélice 6.
En combinación con la manga 1 según el ejemplo de realización y con variantes de dicha manga en el ámbito del concepto de manga según la invención se pueden citar también las ventajas siguientes:
-
Especialmente en combinación con una manga “full-ohm” tiene lugar a través de todas las capas de la manga una derivación inmediata de una carga eléctrica que se presente potencialmente con un flujo rápido del medio transportado, con lo que se puede lograr el cumplimiento de DIN EN 12115.
-
Se inaugura un sencillo montaje de una armadura, ya que se prescinde de una conexión de un conductor metálico (por ejemplo, un cable de cobre).
-
Debido al empleo de una capa interior de un plástico eléctricamente conductivo en forma de una lámina o como una manguera interior extruida sin costura se consiguen, además, mejores propiedades físicas y químicas, especialmente en cuanto a aptitud dinámica, alta estabilidad frente a la temperatura, pequeña pérdida de flujo, estabilidad química, resistencia a la corrosión, propiedades antiadherentes y fácil limpieza. En este aspecto, el PTFE es el material ideal.
-
En particular, el PTFE posee una homologación FDA y puede utilizarse así en un amplio campo de aplicaciones, por ejemplo en la industria farmacéutica y alimentaria, para productos de alta pureza.
Lista de símbolos de referencia
(Parte de la descripción)
1
Manga
2
Capa interior (alma)
3
Primera capa intermedia
4
Primera capa de portadores de resistencia
5
Segunda capa intermedia
6
Hélice (hélice en espiral)
E09152341 17-11-2011
7 Segunda capa de portadores de resistencia 8 Capa exterior (cubierta, envolvente)
E09152341 17-11-2011

Claims (15)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Manga (1) constituida al menos por:
    -
    una capa interior (2) de plástico que es estable frente al medio que se debe transportar;
    -
    una o varias capas intermedias elastómeras (3, 5), estando una capa intermedia (3) en unión directa con la capa interior (2),
    -
    una o varias capas incrustadas (4, 7) de portadores de resistencia y
    -
    una capa exterior elastómera (8) resistente a la abrasión;
    en donde la capa interior (2) consiste en un plástico fluorado eléctricamente conductivo o ajustable para que sea eléctricamente conductivo, en forma de politetrafluoroetileno (PTFE), polifluoruro de vinilo (PVF), polifluoruro de vinilideno (PVDF) o sus modificaciones químicas, a cuyo fin están incorporadas partículas eléctricamente conductivas en la capa interior (2), y en donde la capa interior (2) forma también una unión de adherencia resistente a la fatiga con la capa intermedia (3) con la cual está en unión directa, caracterizada porque
    -
    la capa interior (2) se presenta en forma de una lámina o es una manga interior extruida sin costura y
    -
    las partículas eléctricamente conductivas están presentes, con distribución homogénea en una cantidad de 1 a 2,5% en peso, concretamente referido a la masa total de la capa interior (2).
  2. 2. Manga según la reivindicación 1, caracterizada por la constitución estratificada siguientes:
    -
    una capa interior (2) de un plástico eléctricamente conductivo o ajustable para que sea eléctricamente conductivo;
    -
    una primera capa intermedia elastómera (3) que forma una unión de adherencia resistente a la fatiga con la capa interior (2);
    -
    una primera y una segunda capas (4, 7) de portadores de resistencia, estando la primera capa (4) de portadores de resistencia en unión directa con la primera capa intermedia (3) y estando también las dos capas de portadores de resistencia separadas una de otra por una segunda capa intermedia elastómera (5); y
    -
    una capa exterior elastómera (8) resistente a la abrasión que está en unión directa con la segunda capa (7) de portadores de resistencia.
  3. 3.
    Manga según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la capa interior (2) está superficialmente activada al menos dentro de su lado de contacto con la capa intermedia (3) unida con ella.
  4. 4.
    Manga según la reivindicación 3, caracterizada porque la capa interior (2) está corroída o asperizada.
  5. 5.
    Manga según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque las partículas eléctricamente conductivas son negro de carbono y/o grafito y/o nanotubos.
  6. 6.
    Manga según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque las partículas eléctricamente conductivas son un polímero, una combinación de polímeros o una mezcla de polímeros con grupos funcionales eléctricamente conductivos.
  7. 7.
    Manga según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el espesor de la capa interior (2) es de 0,01 mm a 3 mm.
  8. 8.
    Manga según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque la capa o capas intermedias (3, 5) y/o la capa exterior (8) se basan en una mezcla de caucho vulcanizada que contiene al menos un componente de caucho e ingredientes de mezclado.
  9. 9.
    Manga según la reivindicación 8, caracterizada porque el componente de caucho es un copolímero de etilenopropileno (EPM), un copolímero diénico de etileno-propileno (EPDM), caucho nitrílico (NBR), caucho nitrílico (parcialmente) hidrogenado (HNBR), caucho fluorado (FPM o FKM), caucho de cloropreno (CR), caucho natural (NR), caucho de estireno-butadieno (SBR), caucho de isopreno (IR), caucho butílico (IIR), caucho bromobutílico (BIIR), caucho clorobutílico (CIIR), caucho de butadieno (BR), polietileno clorado (CM), polietileno clorosulfonado (CSM), poliepiclorhidrina (ECO), caucho de etileno-acetato de vinilo (EVA), caucho de acrilato (ACM), caucho de silicona (MVQ), caucho de metilsilicona fluorado (MFQ), caucho de propileno perfluorado (FFPM), caucho de perfluorocarbono (FFKM) o poliuretano (PU), eventualmente con utilización de una mezcla, especialmente en combinación con uno de los tipos de caucho antes citados.
  10. 10.
    Manga según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque la capa o capas intermedias (3, 5)
    E09152341 17-11-2011
    y/o la capa exterior (8) están realizadas en forma eléctricamente conductora.
  11. 11. Manga según la reivindicación 10, caracterizada porque la capa o capas intermedias (3, 5) y/o la capa exterior
    (8) comprenden una matriz de elastómero en la que están incorporadas partículas eléctricamente conductivas.
  12. 12. Manga según la reivindicación 11, caracterizada porque las partículas eléctricamente conductivas son negro de 5 carbono y/o grafito y/o nanotubos.
  13. 13.
    Manga según la reivindicación 11, caracterizada porque las partículas eléctricamente conductivas son un polímero, una combinación de polímeros o una mezcla de polímeros con grupos funcionales eléctricamente conductivos.
  14. 14.
    Manga según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizada porque las partículas eléctricamente
    10 conductivas de la capa o capas intermedias (3, 5) y/o de la capa exterior (8) están presentes en una cantidad de 3 a 100 phr, concretamente referido a una unidad de capa de elastómero.
  15. 15. Uso de una manga según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que se emplea la manga (1) como manga para productos químicos, manga para combustible, manga para alimentos, incluida una manga para agua potable, y manga para productos farmacéuticos.
    E09152341 17-11-2011
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