ITMI20110178A1 - Tubo per circuito sottovuoto di servofreno - Google Patents

Description

Descrizione dell’invenzione industriale dal titolo:

“Tubo per circuito sottovuoto di servofreno”

Descrizione

La presente invenzione riguarda un tubo in materiale termoplastico per il circuito sottovuoto di un servofreno per autoveicoli.

Un tubo per circuito sottovuoto del servofreno per autoveicoli collega in posizione operativa il generatore di vuoto al booster del freno. Tale tubo, in materiale rigido, presenta uno sviluppo sagomato definito in fase di progetto e specifico per ogni modello di autovettura.

I principali requisiti di un tubo per circuito sottovuoto del servofreno sono la resistenza agli agenti chimici quali carburanti, lubrificanti e oli idraulici presenti neH’ambiente sottocofano ed i sali presenti sulle strade nel periodo invernale, utilizzati come agenti anti ghiaccio; la resistenza alla degradazione termoossidativa; la resistenza allo stress cracking in presenza di ozono; flessibilità e resilienza entro un ampio campo di temperature per resistere alle sollecitazioni e vibrazioni originate dal funzionamento dell'autoveicolo; resistenza termica elevata per impedire il collassamento, o rammollimento del materiale, per effetto delle temperature di esercizio, specialmente sotto vuoto.

Quest’ultimo requisito funzionale è quello che attualmente risulta di maggiore criticità in quanto il crescente utilizzo di motori diesel sovralimentati ha comportato un innalzamento delle temperature di esercizio sviluppate neH'ambiente sotto cofano.

Sono noti tubi per il circuito sottovuoto di servofreno realizzati con composizioni di resine termoplastiche copoliestere a blocchi, comunemente indicate come TPE-E. Tubi di questo tipo mostrano ottime prestazioni per quanto riguarda il mantenimento della rigidità a caldo ed una buona resistenza agli agenti chimici. E’ stato però rilevato che in situazioni di esercizio particolarmente critiche per effetto dell’alta temperatura, i tubi per il circuito sottovuoto di servofreno realizzati in TPE-E sono soggetti a fessurazioni e infragilimento nei tratti in corrispondenza delle connessioni per effetto del cosiddetto “environmental stress cracking” da ozono, comunemente presente nell’ambiente sottocofano. Per migliorare la resistenza a tale agente, ad esempio WO 2008098931 descrive una composizione a base di un copoliestere elastomerico addizionato con un grasso, un olio oppure una cera.

In vista di tale problema, tubi con adeguata resistenza chimica, flessibilità e resistenza al collassamento per effetto termico, ed in grado di sopportare nei casi più critici in termini di temperatura di esercizio anche lo stress cracking in presenza di ozono, sono attualmente di preferenza realizzati con resine termoplastiche poliammidiche (PA), quali poliammide PA12 e copolimero PA6/12, o loro composizioni (o mescolanze, o compound).

Composizioni di questo tipo, oltre alla resina poliammidica, possono contenere additivi di varia natura quali pigmenti come carbon black, stabilizzanti antiossidanti e antiozonanti, plastificanti, modificanti antiurto, coadiuvanti di processo, cariche minerali, fibre di vetro.

Per quanto riguarda la resistenza termica del tubo al collassamento sotto vuoto, nel caso di resine termoplastiche semicristalline, questa è in stretta correlazione con la temperatura di fusione del polimero. Le temperature di collassamento dei tubi noti realizzati con resine poliammidiche sono di seguito riportate (temperatura di collassamento di un tubo con spessore 1 mm), insieme ai relativi punti di fusione p.f.:

resina PA12 165 ± 3 °C (p.f. = 173 ± 3 °C )

resina PA6/12 175 ± 3 °C (p.f. = 198 ± 3 °C ).

La più alta resistenza termica al collassamento sotto vuoto consente una maggiore prestazione della resina PA6/12 rispetto alla resina PA12. Tuttavia nella scelta del tipo di di resina poliammidica da utilizzare rileva anche l’aspetto economico in quanto le maggiori prestazioni della resina PA6/12 si accompagnano ad un costo più elevato rispetto alla resina PA12, dell’ordine del 15-20%, che ne giustifica l’impiego in presenza di più critiche e gravose condizioni operative sottocofano. Esistono comunque casi critici in cui, anche con l'impiego di tubi in resina PA6/12 a più alta resistenza termica, in condizioni di esercizio ancora più gravose è necessario provvedere una protezione aggiuntiva, ad esempio mediante schermature in alluminio, per evitare il collassamento per effetto del vuoto della resina a causa dell’eccessivo rammollimento a caldo.

E’ pertanto evidente che i tubi per circuito sottovuoto del servofreno realizzati in resine termoplastiche secondo la tecnica nota non sono in grado di soddisfare completamente il requisito tecnico di resistenza al collassamento ad alta temperatura, mentre l’uso di materiali più performanti comporta comunque un aumento dei costi del pezzo, fattore molto critico nella attuale situazione di mercato dell’auto e delle materie prime.

Scopo della presente invenzione è di provvedere un tubo per linee vuoto di servofreni per autoveicoli che comporti proprietà migliorate, in particolare una temperatura di collassamento sotto vuoto più elevata, rispetto ai tubi noti, e che allo stesso tempo risulti disponibile a costi accessibili.

A tale scopo, oggetto della presente invenzione è un tubo in materiale termoplastico per il circuito sottovuoto di un servofreno per autoveicoli, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno una coppia di strati di cui quello più interno è formato da una resina poliammidica scelta tra PA6, PA66 o copolimero PA6/66, o da una composizione che contenga tale resina, e quello più esterno è formato da copolimero poliammidico PA6/12, o da una composizione che lo contenga.

PA6 è una resina poliammidica con un punto di fusione pari a 219 ± 3 °C.

PA66 è una resina poliammidica con punto di fusione pari a 260 ± 3 °C.

PA6/66 (ad esempio in proporzione 20/80) è una resina poliammidica con punto di fusione pari a 250 ± 3 °C .

Le suddette poliammidi PA6, 66 e 6/66 sono caratterizzate da ottima resistenza termica, buone proprietà meccaniche e costo inferiore rispetto alla resina PA 6/12. In una forma preferita, un tubo secondo l’invenzione è costituito da detta coppia di strati.

In altre forme di attuazione, un tubo secondo l’invenzione può comprendere uno o più strati ulteriori, rispettando comunque la disposizione interna ed esterna dei detti due strati critici di cui quello più interno è formato con una resina poliammidica scelta tra PA6, PA66 o copolimero PA6/66, o da una composizione che la contenga, che offre buone proprietà meccaniche e termiche a basso costo, mentre quello più esterno è formato con copolimero poliammidico PA6/12, o da una sua composizione, che offre buone proprietà chimiche, sia pure ad un costo più elevato di quello di PA6, PA66 e PA6/66.

Ad esempio, in un tubo multistrato secondo l’invenzione, ai detti due strati critici può essere aggiunto un ulteriore strato di idoneo materiale con essi compatibile che dia migliorate proprietà di resistenza chimica o di effetto barriera alle pareti del tubo.

Lo spessore dello strato esterno è preferibilmente compreso tra 0,25 ± 0,05 mm e 0,35 ± 0,05 mm. Lo spessore dello strato interno è preferibilmente compreso tra 0,75 ± 0,05 mm e 0,45 ± 0,05 mm.

Per la formatura di ciascuno strato del tubo dell’invenzione, una composizione a base della resina poliammidica prescelta può comprendere, in aggiunta alla resina poliammidica stessa, anche additivi di varia natura quali pigmenti come carbon black, stabilizzanti antiossidanti e antiozonanti, plastificanti, modificanti antiurto, coadiuvanti di processo, cariche minerali, fibre di vetro.

Il tubo stratificato secondo l’invenzione viene formato mediante coestrusione dei diversi materiali e, grazie alla reciproca compatibiltà delle resine poliammidiche interessate, gli strati che formano il tubo risultano perfettamente aderenti senza l’ausilio di adesivi, nè si riscontra delaminazione tra gli strati neppure in seguito a piegatura del tubo.

Allo scopo di meglio comprendere caratteristiche e vantaggi dell’invenzione, se ne descrivono nel seguito esempi non iimitatativi di pratica attuazione con riferimento alla figure dei disegni allegati.

La fig. 1 mostra una vista in sezione trasversale di un tubo dell’invenzione secondo una forma di attuazione a due strati.

La fig. 2 mostra una vista in sezione trasversale di un tubo dell’invenzione secondo una forma di attuazione a tre strati.

Esempio 1

Secondo la figura 1, un tubo 10 bi-strato, composto da strato interno 11 e strato esterno 12, per il circuito sottovuoto di un servofreno per autoveicoli è stato ottenuto mediante coestrusione delle seguenti composizioni a base di resine poliammidiche:

- strato esterno (12): VESTAMID EX9350 prodotto da Evonik Degussa Gmbh, copoliammide PA6/12 stabilizzata al calore e all'invecchiamento ambientale, modificata con agenti antiurtizzanti; spessore dello strato pari a 0,25 ± 0,05 mm. - strato interno (11): UBE NYLON 1024JI prodotto dalla ditta UBE Engineering Plastics, poliammide PA6, plastificata e modificata con agenti antiurtizzanti; spessore dello strato pari a 0,75 ± 0,05 mm.

Il tubo bistrato così ottenuto, con spessore totale pari a circa un millimetro, presenta una temperatura di collassamento pari a 180 ± 3 °C e caratteristiche funzionali e di resistenza all'invecchiamento rispondenti ai requisiti descritti nei capitolati tecnici TL 52655 (2010) “Brake Booster Lines; Material Requirements” e TL 82065 “brake Booster Vacuum Line ASSY Clinched Connections”.

Esempio 2

Secondo la figura 2, un tubo 10 tri-strato, con strato interno 11 , strato esterno 12 e strato intermedio 13, per il circuito sottovuoto di un servofreno per autoveicoli è stato formato mediante coestrusione delle seguenti composizioni a base di resine poliammidiche:

- strato esterno (12): VESTAMID EX9350 prodotto da Evonik Degussa Gmbh, copoliammide PA6/12 stabilizzata al calore e all’invecchiamento ambientale, modificata con agenti antiurtizzanti; spessore dello strato pari a 0,3 ± 0,05 mm. - strato interno (11): UBE NYLON 1024JI prodotto dalla ditta UBE Engineering Plastics, poliammide PA6, plastificata e modificata con agenti antiurtizzanti; spessore dello strato pari a 0,5 ± 0,05 mm.

- strato intermedio (13): ZYTEL ST 801 prodotto dalla ditta DuPont, poliammide PA66, modificata con agenti antiurtizzanti; spessore dello strato pari a 0,2 ± 0,05 mm.

Il tubo tri-strato così ottenuto, con spessore totale pari a circa un millimetro, presenta una temperatura di collassamento pari a 183 ± 3 °C e caratteristiche funzionali e di resistenza all'invecchiamento rispondenti ai requisiti descritti nei capitolati tecnici TL 52655 (2010) “Brake Booster Lines; Material Requirements" e TL 82065 “brake Booster Vacuum Line ASSY Clinched Connections”.

A parte gli’esempi testé descritti, in generale un tubo per il circuito sottovuoto di un servofreno per autoveicoli secondo l’invenzione mostra una temperatura di collassamento superiore a non meno di 15°C rispetto a quella di tubi monostrato realizzati in sola PA12, e superiore a non meno di 5°C rispeto a quella di tubi monostrato realizzati in sola PA6/12 secondo la tecnica nota, ad un costo inferiore. L'invenzione consente pertanto di realizzare efficacemente gli scopi inizialmente prospettati.

Claims (9)

1. Rivendicazioni 1) Tubo (10) in materiale termoplastico per il circuito sottovuoto di un servofreno per autoveicoli, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno una coppia di strati di cui quello più interno (11) è formato da una resina poliammidica scelta tra PA6, PA66 o copolimero PA6/66, o da una composizione che contenga tale resina, e quello più esterno è formato da copolimero poliammidico PA6/12, o da una composizione che lo contenga.
2. 2) Tubo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto di essere costituito da una coppia di strati interno (11) ed esterno (12).
3. 3) Tubo secondo la rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto che detta coppia di strati interno (11) ed esterno (12) è formata, rispettivamente, da una composizione a base di resina PA6 e da una composizione a base di resina PA6/12.
4. 4) Tubo secondo la rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto che detta coppia di strati interno (11) ed esterno (12) è formata, rispettivamente, da una composizione a base di resina PA66 e da una composizione a base di resina PA6/12.
5. 5) Tubo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto di essere costituito da una coppia di strati interno (11) ed esterno (12) tra i quali è interposto uno strato intermedio (13).
6. 6) Tubo secondo la rivendicazione 5 caratterizzato dal fatto che detto strato intermedio (13) è formato da una composizione a base di poliammide PA66.
7. 7) Tubo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che lo strato esterno (12) ha spessore compreso tra 0,25 ± 0,05 mm e 0,35 ± 0,05 mm, e lo strato interno (11) ha spessore compreso tra 0,75 ± 0,05 mm e 0,45 ± 0,05 mm.
8. 8) Tubo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che ciascuno strato, in aggiunta alla resina poliammidica, comprende uno o più additivi scelti tra pigmenti come carbon black, stabilizzanti antiossidanti e antiozonanti, plastificanti, modificanti antiurto, cariche minerali, fibre di vetro.
9. 9) Tubo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto di essere formato per coestrusione.