MX2011004955A

MX2011004955A - Tubo termoplastico reforzado con fibras.

Info

Publication number: MX2011004955A
Application number: MX2011004955A
Authority: MX
Inventors: Xuedong Li; Clifford C Chang
Original assignee: Du Pont
Priority date: 2008-11-13
Filing date: 2009-11-13
Publication date: 2011-05-30
Also published as: JP2012511670A; WO2010056965A1; EP2344798A1; EP2344798B1; BRPI0914483A2; CA2738728A1; US20110174410A1; CN101737571A; CN101737571B

Abstract

La presente invención describe un tubo termoplástico reforzado que comprende un tubo interno de polímero termoplástico, un tubo externo de polímero termoplástico y una tela de refuerzo entre el tubo interno de polímero termoplástico y el tubo externo de polímero termoplástico. La tela de refuerzo comprende hilos de trama de polímero termoplástico termofijable e hilos de urdimbre tejidos unidireccionalmente. Los hilos de la urdimbre se retuercen para elaborar cordones retorcidos. También se describe un proceso para fabricar el tubo termoplástico reforzado.

Description

TUBO TERMOPLASTICO REFORZADO CON FIBRAS CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un tubo termoplástico reforzado con fibras, que tiene presión de estallido alta, y que es particularmente adecuado para usarse en una tubería de transmisión de agua, gas o petróleo.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Los tubos de acero son ampliamente usados en la industria de suministro de fluidos, particularmente para la transmisión de petróleo crudo y gas porque estos tubos de acero exhiben una alta resistencia. Las desventajas de los tubos de acero son el peso y el hecho de que no son resistentes a la corrosión, lo que afecta en gran medida su vida útil y el costo de instalación.

Los tubos termoplásticos se emplean en lugar de los tubos de acero en algunos usos. Un tubo termoplástico reforzado es mucho más liviano que un tubo de acero y tiene las ventajas de que puede envolverse, es .fácil de transportar y fácil de instalar y, por lo tanto, ha suscitado un interés creciente. Un tubo termoplástico común comprende, usualmente, un tubo interior, un tubo exterior y una capa de refuerzo, en tanto que la capa de refuerzo comprende, usualmente, fibras.

Estructuralmente, un tubo termoplástico comprende, REF. :218951 usualmente, una capa de tubo interior, una fibra de refuerzo que cubre la capa de tubo interior, y una capa más externa de tubo exterior. El método de procesamiento habitual es uno en donde primero se extrude la capa de tubo interior, después se envuelve la fibra de refuerzo sobre la capa de tubo interior a través de un cierto método de procesamiento y, por último, se extrude el tubo exterior para cubrir la capa de fibra de refuerzo.

Por ejemplo, en la solicitud de patente de los Estados Unidos con número de solicitud 2008/0006338 se describe un tubo que puede envolverse, que comprende una capa de barrera de presión interna formada a lo largo del eje vertical, por lo menos una capa de refuerzo (la capa de refuerzo comprende fibra y sustrato sólido de hidrocarburos) colocada sobre la capa de barrera de presión interna y por lo menos una capa externa revestida sobre por lo menos una de las capas de refuerzo. Para su fabricación, el material compuesto del sustrato prácticamente sólido se aplica a una temperatura de 20-40 °C a un manojo de fibras y, después de que se seca, se forma una cinta de fibras que tiene el material compuesto del sustrato entre las fibras. Inmediatamente después de eso, la cinta de fibras se enrolla sobre la capa interna del tubo antes de formar una capa externa sobre la cinta de fibras.

La patente de los Estados Unidos con número de solicitud 2003/0181111 se refiere a una tela de refuerzo para fabricar una manga de sustrato poliraérico; la tela de refuerzo comprende varias hebras de refuerzo prácticamente paralelas que están dispuestas verticalmente a lo largo de la tela y varias hebras que convergen vertical u horizontalmente con las hebras de refuerzo.

El tejido es un proceso común para colocar la fibra de refuerzo sobre el tubo interno. Este proceso tiene la ventaja de que la velocidad de procesamiento es extraordinariamente rápida, pero las fibras se entrecruzarán a lo largo y a lo ancho entre ellas para crear una presión horizontal entre las fibras, particularmente cuando se usan fibras de módulo alto; se producirá una gran pérdida en la resistencia de la fibra debido a esta acción horizontal, y la resistencia no será alta. Además, se emplea un proceso de envoltura mediante el uso de telas tejidas, pero exhibe, además, pérdida de resistencia entre las fibras.

El proceso de envoltura de fibras es un proceso de procesamiento rápido y de índice de uso de resistencia alto. Sin embargo, el proceso de envoltura causa, frecuentemente, separaciones o porciones traslapadas entre fibras, y es algo difícil de controlar. Otro proceso común que es de procesamiento rápido y no causa entrecruzamiento a lo largo y a lo ancho entre fibras es el uso de cintas unidireccionales o de tela unidireccional. Por ejemplo, varias piezas de fibras paralelas y de resina de polietileno se coextruden para formar una cinta unidireccional de refuerzo. La fibra se fija en la resina. Esta cinta de refuerzo permite una envoltura rápida, es de rigidez adecuada, fácil de controlar y no es susceptible de causar porciones traslapadas o formar separaciones entre fibras. Sin embargo, debido a la limitación de la tecnología de coextrusión y al efecto del espacio que ocupa la resina de polietileno, la cantidad de la fibra que puede usarse es limitada y no tiene la capacidad de producir cintas muy densas ni de satisfacer el requisito de fabricar tubos de plástico de resistencia muy alta a la presión. Además, la tecnología de coextrusión necesita un equipo especial y tiene requerimientos muy altos para la calidad de la fibra, lo que restringe su aplicación hasta cierto punto.

Por lo tanto, existe la necesidad de proporcionar un tubo termoplástico reforzado de resistencia incluso más alta para superar las desventajas mencionadas anteriormente (que incluyen la densidad de compactación de fibras, la rigidez de la cinta y la capacidad de control) , y también se necesita contar con un proceso para fabricar este tubo termoplástico reforzado.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Un objetivo de la presente invención es proporcionar un tubo termoplástico reforzado de alta resistencia.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un proceso para fabricar el tubo termoplástico reforzado.

Por lo tanto, un aspecto de la presente invención es proporcionar un tubo termoplástico reforzado que comprende un tubo interno de polímero termoplástico, un tubo externo de polímero termoplástico y una tela de refuerzo entre el tubo interno de polímero termoplástico y el tubo externo de polímero termoplástico descritos.

La tela reforzada se envuelve alrededor del tubo polimérico interno en un ángulo incluido de 50-60 ° con respecto a un eje longitudinal del tubo interno, y la tela de refuerzo comprende hilos de urdimbre unidireccionales fijados térmicamente con hebras individuales de hilos de trama termoplásticos, y los hilos de urdimbre se fabrican con cordones retorcidos .

Otro aspecto de la presente invención se refiere a un proceso para fabricar el tubo termoplástico reforzado; el proceso comprende las siguientes etapas: a) proporcionar un tubo interno de polímero termoplástico; b) retorcer fibras para fabricar hilos de urdimbre hasta que el factor de torsión sea de 0.1 a 6.5 para obtener los hilos retorcidos; y retorcer grupos o capas de 2-20 hebras de los hilos retorcidos hacia atrás hasta que el factor de torsión sea de 0.1 a 6.5 para obtener cordones retorcidos ; c) tejer en un telar los cordones retorcidos con los cordones retorcidos como hilos de urdimbre y una sola hebra o hilo fabricado con fibras de polímeros termoplásticos termofijabíes como hilos de trama para obtener una tela unidireccional de refuerzo y para fijar térmicamente los hilos de trama y obtener una tela de refuerzo, d) envolver la tela de refuerzo sobre el tubo interno en un ángulo incluido de 50-60 0 con respecto a un eje longitudinal del tubo interno, y e) revestir la tela de refuerzo con un tubo polimérico externo a través de un extrusor de tubo externo.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La Figura 1 es un diagrama esquemático de una sección transversal lateral del tubo termoplástico reforzado de la presente invención.

La Figura 2 es un diagrama esquemático de una sección transversal de la tela de refuerzo de la tecnología existente.

La Figura 3 es un diagrama esquemático de una vista en perspectiva de un tubo de polímero termoplástico con tela de refuerzo.

La Figura 4 es un diagrama esquemático de una sección transversal longitudinal del tubo termoplástico reforzado con la tela de refuerzo de la Figura 2.

La Figura 5 es un diagrama esquemático de la disposición de la fibra de refuerzo de la tela de refuerzo.

Las Figuras 6A y 6B son diagramas esquemáticos que ilustran la colocación de la tela de refuerzo sobre el tubo polimérico interno.

La Figura 7 es un diagrama esquemático de una sección transversal longitudinal del tubo termoplástico reforzado con la tela de refuerzo de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN El tubo termoplástico reforzado de la presente invención comprende un tubo interior de polímero termoplástico y un tubo exterior de polímero termoplástico. No existe una restricción especial con respecto a los materiales termoplásticos aplicables a la constitución de los tubos poliméricos interno y externo, y esta dependerá del uso específico del tubo termoplástico reforzado. Los materiales poliméricos termoplásticos adecuados incluyen, por ejemplo, poliolefinas termoplásticas , tales como polietileno (que incluyen polietileno de alta densidad, polietileno de moderada densidad y polietileno de baja densidad) , cloruro de polivinilo, polipropileno, poliamida y fluoruro de polivinilideno .

Los materiales poliméricos termoplásticos que constituyen los tubos poliméricos interno y externo pueden ser iguales o diferentes en función del uso específico. En un ejemplo de la presente invención se usa polietileno de alta densidad para los tubos interno y externo de polímero termoplástico. En otro ejemplo de la presente invención se usa nailon para el tubo interno, en tanto que se usa polietileno de alta densidad para el tubo externo. En aún otro ejemplo de la presente invención se usa polietileno de alta densidad revestido con fluoropolímero en la superficie interna para el tubo interno, en tanto que se usa polietileno de alta densidad para el tubo externo.

El tubo termoplástico reforzado de la presente invención comprende, además, una tela de refuerzo entre los tubos interno y externo de polímero termoplástico. La Figura 1 es un diagrama esquemático de una sección transversal del tubo termoplástico reforzado en un ejemplo de la presente invención. Tal como se muestra en la figura, el tubo termoplástico reforzado de la presente invención comprende el tubo interno 3 de polímero termoplástico, la tela de refuerzo 2 y el tubo externo 1 de polímero termoplástico. La Figura 7 es una sección transversal longitudinal del tubo termoplástico reforzado de la Figura 1 y, de conformidad con la Figura 7, la tela de refuerzo 2 de la presente invención está encapsulada entre el tubo polimérico interno 3 y el tubo polimérico externo 1.

La Figura 5 es un diagrama esquemático de la disposición de la fibra de refuerzo de la tela de refuerzo 2 de la presente invención. De conformidad con la Figura 5, la fibra de refuerzo en la tela de refuerzo 2 de la presente invención comprende los hilos de urdimbre 11 y los hilos de trama 10 de polímero termoplástico .

En la presente invención, con referencia a la Figura 5, la expresión "hilos de urdimbre" se refiere a los hilos retorcidos 11 dispuestos en la dirección longitudinal 15 de la tela de refuerzo 2. En un ejemplo de la presente invención, los hilos retorcidos 11 y los cordones retorcidos 13 se fabrican como se muestra a continuación: Se retuercen las fibras en cada hilo 11 hasta que el factor de torsión del hilo sea de 0.1 a 6.5 para obtener el hilo retorcido 11; y después, un grupo o capa de 2-20 hilos retorcidos se retuercen hacia atrás (en la dirección opuesta a la torsión en los hilos 11) hasta que el factor de torsión del grupo sea de 0.1 a 6.5 para obtener el cordón retorcido 13. Véase la siguiente fórmula para el cálculo del factor de torsión, En la presente invención la expresión ¾hilos de trama" se refiere a los hilos o hebras fabricados con filamentos de polímero termoplástico que se extienden en una dirección perpendicular a la dirección longitudinal 15 de la tela de refuerzo 2; después del tejido, los hilos de trama 10, dos hilos o hebras por grupo, mediante trenzado, fijan y colocan el hilo de urdimbre 11 tal como se muestra en la Figura 5. En la presente · invención, los hilos de urdimbre 11 están fijados térmicamente, lo que evita el fenómeno de traslape y separación en las cintas en el proceso de envoltura como resultado de la distorsión dentro y fuera de la superficie que frecuentemente se encuentra en las telas unidireccionales en la tecnología existente, dado que el hilo de trama 10 es relativamente blando.

En la presente invención, aparte de los hilos de trama 10 fijados térmicamente que unen los cordones de urdimbre 13 entre sí, la tela de refuerzo 2 no contiene, preferentemente, ningún otro material que una los hilos de urdimbre 11 o los cordones 13 entre sí. En otras palabras, preferentemente, los hilos de urdimbre 11 o los cordones 13 se sostienen entre sí únicamente con los hilos de trama 10 fijados térmicamente. Preferentemente, la tela de refuerzo 2 no contiene (o carece de) un aglomerante, o una resina matriz o adhesivos que unen los hilos de urdimbre entre sí, como los ensambles unidireccionales típicos disponibles en el mercado a través de Honeywell Corporation con el nombre comercial de SpectraShield® .

No existe una restricción especial con respecto al equipo aplicable al tejido en telar de la tela de refuerzo 2 de la presente invención. En un ejemplo de la presente invención, la tela de refuerzo 2 de la presente invención se teje con el equipo de telar adquirido en la compañía Dornier Company. No existe una restricción especial con respecto al ancho de la tela de refuerzo tejida 2 descrita, y puede ser de cualquier ancho adecuado. En otro ejemplo de la presente invención, el ancho de la tela de refuerzo tejida 2 es de 95-190 mm, y la densidad de los hilos de urdimbre 11 en la dirección lateral (perpendicular a la dirección longitudinal 15 de la tela 2) es de 6-10 filamentos/10 mm, preferentemente, de 7 a 9 filamentos/10 mm y, con mayor preferencia, aproximadamente 8 filamentos/10 mm.

No existe una restricción especial con respecto a los hilos (o fibras) aplicables a la fabricación de los hilos de urdimbre 11, ya que puede ser cualquier material polimérxco o un material no polimérico. Por lo tanto, en la presente invención la expresión "hilos (o fibras) para fabricar hilos de urdimbre" tiene una connotación extensiva, ya que no sólo incluye hilos fabricados con un polímero, sino también hilos fabricados con materiales no poliméricos (tales como fibra de carbono, fibra de vidrio, fibra de metal, etc.) .

Los materiales para fabricar los hilos descritos pueden seleccionarse de, por ejemplo, una fibra de aramida (tal como la fibra evlar® adquirida en E. I. du Pont de Nemours and Company ( "DuPont" ) de los Estados Unidos, la fibra Twaron® y la fibra Technora® de Teijin Company, o la fibra Heracron® de Kolon Company, fibra de poliéster (tal como fibra de tereftalato de polietileno) , fibra de carbono, fibra de vidrio, etc.; la fibra, preferentemente, es una fibra de aramida y, con mayor preferencia, fibra Kevlar®.

El hilo multifilamento individual 11 para fabricar el cordón retorcido 13 tiene, preferentemente, una densidad lineal de 500 a 9000 denier, con mayor preferencia, de 1000 a 4500 denier, aún con mayor preferencia, de 2800 a 3200 denier y, con la máxima preferencia, alrededor de 3000 denier.

No existe una restricción especial con respecto a la fibra de polímero termoplástico que se usa en el hilo de trama 10, ya que puede ser cualquier fibra de polímero termoplástico termofijable adecuada. Los ejemplos no limitantes de los polímeros termoplásticos de los hilos de trama 10 incluyen, por ejemplo, poliamida, poliolefina o poliéster termoplásticos, etc. Los ejemplos aplicables de poliamida termoplástica incluyen, por ejemplo, fibras de nailon 6 o fibras de nailon 66, etc., adquiridas en InterKordsa; y los ejemplos aplicables de poliésteres incluyen, por ejemplo, tereftalato de polietileno, etc.; y los ejemplos aplicables de poliolefinas incluyen, por ejemplo, polietileno, polipropileno, etc.

Los hilos de trama 10 tienen, preferentemente, una densidad lineal de 200 a 800 denier, con mayor preferencia, de 300 a 700 denier y, aún con mayor preferencia, de 400 a 600 denier. Después del tejido, la densidad de los hilos de trama 10 en la dirección de urdimbre es de 2-10 grupos o hilos/10 mm, preferentemente, de 3-8 grupos o hilos /10 rara y, con mayor preferencia, 4-7 grupos o hilos/10 mm, en donde hay dos hilos en cada grupo, y los dos hilos de trama 10 de cada grupo fijan los cordones de urdimbre 13 con trenzado. En la presente invención la expresión "dos hilos de trama 10 por grupo fijan el cordón de urdimbre 13 con trenzado" se refiere al hecho de que dos hilos de trama 10 se tejen hacia atrás para fijar los cordones de urdimbre 13 con envolturas, tal como se muestra en la Figura 5.

Como la etapa de termofijado que se mencionará más adelante, la temperatura de fusión para el material de trama aplicable a la tela de refuerzo 2 de la presente invención es, usualmente, no mayor que la temperatura de fusión de los hilos de urdimbre 11. En un ejemplo de la presente invención la temperatura de fusión del material polimérico usado para los hilos de trama 10 es menor que la temperatura de fusión del material usado para el hilo de urdimbre 11 en por lo menos 10 °C, preferentemente, en por lo menos 15 °C, aún con mayor preferencia, en por lo menos 20 °C y, con la máxima preferencia, en por lo menos 25 °C.

La tela de refuerzo 2 de la presente invención obtenida por tejido en telar también se fija térmicamente. El objetivo de la fijación térmica es la fusión o semifusión de los hilos de trama 10 para que después del enfriado de los hilos de urdimbre 11 queden fijos y colocados. No existe una restricción especial para los procesos aplicables al fijado térmico, siempre que este tenga la capacidad de fusión o semifusión de los hilos de trama 10 sin afectar la resistencia de los hilos de urdimbre 11. En un ejemplo de la presente invención, la tela de refuerzo 2 obtenida por tejido de telar se sujeta y calienta en dos placas calentadoras con el fin de fundir los hilos de trama 10 para el fijado térmico.

La temperatura adecuada para el fijado térmico depende del material de trama específico. En un ejemplo de la presente invención se usa fibra de polietileno para los hilos de trama 10, y la temperatura del fijado térmico es de por lo menos 130 °C o una temperatura similar.

La tela de refuerzo 2 en el tubo polimérico reforzado de la presente invención se envuelve sobre el tubo interior 3 en un ángulo incluido de 50-60 ° con respecto a un eje longitudinal 5 del tubo interno 3 y, preferentemente, en un ángulo incluido de 52-58 °. Las Figuras 6A y 6B muestran un proceso en un ejemplo de la presente invención para envolver la tela de refuerzo 2 sobre el tubo polimérico interno 3. La Figura 3 es 'un diagrama esquemático de una vista en perspectiva de un tubo de polímero termoplástico envuelto con la tela de refuerzo 2. Según la figura, la tela de refuerzo 2 está envuelta sobre el tubo polimérico interno 3 en un ángulo incluido de 50-60 °, y el tubo polimérico externo 1 cubre el tubo polimérico interno 3 envuelto con la tela de refuerzo 2.

En la presente invención se usa una tela unidireccional de refuerzo 2. En la presente invención la expresión "tela unidireccional de refuerzo" se refiere a una tela de refuerzo formada por una pluralidad de cordones de refuerzo retorcidos 13 que están dispuestos prácticamente paralelos entre sí solo en la dirección longitudinal o dirección de urdimbre 15 de la tela de refuerzo 2.

La tela unidireccional de refuerzo 2 de la presente invención es una en donde los cordones retorcidos de urdimbre 13 pueden compactarse estrechamente según la necesidad y mejorar, de este modo y en gran medida, el efecto reforzador.

Dado que el hilo de trama 10 de la tela unidireccional 2 de la presente invención se fabrica con una pluralidad de fibras termoplásticas termofijabíes, por consiguiente, el efecto de endurecimiento puede generarse mediante el uso de fijado térmico para fijar los hilos de urdimbre 11 de modo que la tela 2 quede rígida y sea fácil de controlar. Otro aspecto de la presente invención se refiere a un proceso para fabricar el tubo termoplástico reforzado descrito, y el proceso comprende las siguientes etapas : a) proporcionar el tubo interno de polímero termoplástico; b) retorcer la fibra para fabricar el hilo de urdimbre hasta que el factor de torsión sea de 0.1 a 6.5 para obtener la fibra retorcida; y retorcer la capa de 2-20 hebras de la fibra retorcida hacia atrás hasta que el factor de torsión sea de 0.1 a 6.5 para obtener el cordón retorcido; c) tejer en un telar el cordón retorcido con el cordón retorcido como hilo de urdimbre, y la hebra individual de la fibra de polímero termoplástico termofijable como hilo de trama para obtener una tela unidireccional de refuerzo y para fijar térmicamente los hilos de trama y obtener una tela de refuerzo, d) envolver la tela de refuerzo sobre el tubo interno en un ángulo incluido de 50-60 °, y e) revestir la tela de refuerzo con el tubo polimérico externo mediante el uso de un extrusor de tubo externo.

La siguiente es una descripción adicional de la presente invención con ejemplos asociados.

EJEMPLO La prueba de presión de estallido del tubo reforzado se lleva a cabo en un aparato estándar para ensayos de presión de estallido de conformidad con la norma ASTM D1599-99 (2005) .

Ejemplo comparativo 1 La fibra evlar® de 3000 denier (adquirida en DuPont de los Estados Unidos) se retuerce en la dirección Z a 80 torsiones por metro, después, tres hebras de la fibra retorcida se trenzan nuevamente y se retuercen en la dirección S a 50 torsiones por metro. El cordón adecuadamente retorcido se marca como Kevlar® 3000 xl x3. 90 cordones de Kevlar® 3000 xl x3 , dispuestos en forma paralela a través de 90 ojales metálicos en el troquel con cavidades de un extrusor de tornillo (un extrusor de tubo plástico de un solo tornillo adquirido en Crown Mechanical Company de Alemania) se coextruden con resina de polietileno y se combinan. Se forma una cinta compuesta de resina de fibra de 190 mm de espesor y 1.5 miti de ancho, como se muestra en la Figura 2. Debido a la restricción de los ojales metálicos en el troquel con cavidades, es imposible obtener una compresión compacta entre fibras, y el espacio entre ellas se deberá llenar con resina de polietileno.

La cinta compuesta de resina de fibra extrudida se enrolla en un disco. El tubo interno de polietileno de alta densidad (el diámetro del tubo interno es 101 mm, y el espesor de pared del tubo interno es 5 mm) se extrude en un extrusor de tubo interno (un extrusor de tubo plástico de un solo tornillo adquirido en Crown Mechanical Company de Alemania) . Después del enfriado, la cinta compuesta de resina de fibra se envuelve sobre el tubo interno. La primera capa se envuelve en sentido dextrógiro, y el ángulo incluido entre la cinta y la dirección de la longitud del tubo es 54.7 grados . La segunda capa se envuelve en el sentido inverso, y el ángulo incluido continúa siendo de 54.7 grados. Después, el tubo adecuadamente envuelto se reviste con el tubo de capa externa de polietileno de alta densidad (el espesor de pared del tubo externo es 4 mm) mediante el uso de un extrusor de tubo externo (un extrusor de tubo plástico de un solo tornillo adquirido en Crown Mechanical Company de Alemania) para formar un tubo termoplástico reforzado, tal como se muestra en la Figura 3.

El diagrama esquemático del perfil de la sección del tubo termoplástico reforzado en la dirección de la longitud es como se muestra en la Figura 4. Se somete a prueba la presión de estallido del tubo reforzado obtenido con el proceso mencionado anteriormente, y el resultado es 15 MPa.

Ejemplo comparativo 2 La fibra Kevlar® de 3000 denier (adquirida en Du Pont de los Estados Unidos) se retuerce en la dirección Z a 80 torsiones por metro, después, tres hebras de la fibra retorcida se trenzan nuevamente y se retuercen en la dirección S a 50 torsiones por metro. El cordón adecuadamente retorcido se marca como evlar® 3000 xl x3. Después, la cinta se teje con el cordón en una máquina de telar; la cinta tiene 190 mm de ancho, en sentido de la urdimbre hay 158 cordones retorcidos Kevlar® 3000 xl x3 , en tanto que en sentido de la trama hay una fibra de poliéster de 600 denier con una densidad de 5 filamentos/10 mm. El diagrama esquemático de la cinta unidireccional fabricada es como se muestra en la Figura 5, en donde el cordón Kevlar® 3000 xl x3 en sentido de la urdimbre queda fijo y colocado por la fibra trenzada en sentido de la trama 10.

El tubo interno de polietileno de alta densidad (el diámetro del tubo interno es 101 mm, y el espesor de pared del tubo interno es 5 mm) se extrude en un extrusor de tubo interno (un extrusor de tubo plástico de un solo tornillo adquirido en Crown Mechanical Company de Alemania) . Después del enfriado, la cinta unidireccional tejida adecuadamente se envuelve sobre el tubo interno. La primera capa se envuelve en sentido dextrógiro, y el ángulo incluido entre la cinta y la dirección de la longitud del tubo es 54.7 grados. La segunda capa se envuelve en el sentido inverso, y el ángulo incluido continúa siendo de 54.7 grados. Después, el tubo adecuadamente envuelto se reviste con el tubo de capa externa de polietileno de alta densidad (el espesor de pared del tubo externo es 4 mm) mediante el uso de un extrusor de tubo externo (un extrusor de tubo plástico de un solo tornillo adquirido en Crown echanical Company de Alemania) .

Dado que la fibra de poliéster en sentido de la trama es relativamente blanda, la rigidez de la cinta unidireccional no es tan buena, es difícil de controlar en el proceso de envoltura y existen algunas separaciones diminutas en algunos sitios de unión. Se somete a prueba la presión de estallido del tubo termoplástico reforzado al usar el proceso mencionado anteriormente, y el resultado es 22 MPa.

Ejemplo 1 La fibra Kevlar® de 3000 denier (adquirida en DuPont de los Estados Unidos) se retuerce en la dirección Z a 80 torsiones por metro, después, tres hebras de la fibra retorcida se trenzan nuevamente y se retuercen en la dirección S a 50 torsiones por metro. El cordón adecuadamente retorcido se marca como Kevlar® 3000 xl x3. Después, la cinta se teje con el cordón en una máquina de telar, y la cinta tiene 190 mm de ancho, en sentido de la urdimbre hay 158 cordones Kevlar® 3000 xl x3 retorcidos, en tanto que en sentido de la trama hay una fibra de poliéster de 600 denier con una densidad de 5 filamentos/10 mm. El diagrama esquemático de la cinta unidireccional fabricada es como se muestra en la Figura 5.

La cinta unidireccional de refuerzo obtenida va entre dos placas calentadoras a 130 °C, o una temperatura similar, para fijar la fibra de polietileno en sentido de la trama, y la cinta unidireccional de refuerzo fijada se bobina para convertirse en una placa que se usará.

El tubo interno de polietileno de alta densidad (el diámetro del tubo interno es 101 mm, y el espesor de pared del tubo interno es 5 mm) se extrude a 150 °C en un extrusor de tubo interno (un extrusor de tubo plástico de un solo tornillo adquirido en Crown Mechanical Company de Alemania) . Después del enfriamiento, la cinta unidireccional adecuadamente tejida se envuelve sobre el tubo interno, tal como se muestra en las Figuras 6A y 6B . La primera capa se envuelve en sentido dextrógiro, y el ángulo incluido entre la cinta y la dirección de la longitud del tubo es 54.7 grados . La segunda capa se envuelve en el sentido inverso, y el ángulo incluido continúa siendo de 54.7 grados. Después, el tubo adecuadamente envuelto se reviste a 150 °C con el tubo de capa externa de polietileno de alta densidad (el espesor de pared de tubo externo es 4 mm) mediante el uso de un extrusor de tubo externo (un extrusor de tubo plástico de un solo tornillo adquirido en Crown Mechanical Company de Alemania) . Un diagrama esquemático del perfil del tubo termoplástico reforzado obtenido es como se muestra en la Figura 7. De conformidad con la Figura 7 , los cordones 2 en sentido de la urdimbre en la cinta de refuerzo fabricada con los cordones evlar® 3000x1x3 en sentido de la urdimbre están compactados de manera estrecha entre el tubo interno 3 de polietileno y el tubo externo 1 de polietileno.

Dado que la cinta tejida de la cinta de fibra del tubo termoplástico reforzado fabricado al usar el proceso mencionado anteriormente no está sujeta a restricciones de espacio, la densidad de hilos de la urdimbre por ancho unitario es mucho más alta que la de la cinta de material compuesto extrudida en el Ejemplo 1. Además, en comparación con la cinta unidireccional de refuerzo fabricada en el Ejemplo comparativo 2, se usa la etapa de termofijado de los hilos de trama en la cinta unidireccional de refuerzo fabricada al usar el proceso mencionado anteriormente y, como resultado, la cinta unidireccional de refuerzo exhibe mejor rigidez, es más fácil de controlar durante la envoltura, con un me or ajuste entre cintas.

Se somete a prueba la presión de estallido del tubo termoplástico reforzado al usar el proceso mencionado anteriormente, y el resultado es 26 MPa.

Ejemplo 2 La fibra Kevlar® de 3000 denier (adquirida en Du Pont de los Estados Unidos) se retuerce en la dirección Z a 80 torsiones por metro, y el factor de torsión es 1.5. Después, tres hebras de la fibra retorcida se trenzan nuevamente y se retuercen en la dirección S a 50 torsiones por metro, y el factor de torsión en la dirección S es 1.65. El cordón adecuadamente retorcido se marca como Kevlar® 3000 xl x3. Después, la cinta se teje con el cordón en una máquina de telar, y la cinta tiene 95 mm de ancho, en sentido de la urdimbre hay 79 cordones Kevlar® 3000 xl x3 retorcidos, en tanto que en sentido de la trama hay una fibra de poliéster de 600 denier con una densidad de 5 filamentos/10 mm. El diagrama esquemático de la cinta unidireccional fabricada es como se muestra en la Figura 5.

El tubo interno de polietileno de alta densidad (el diámetro del tubo interno es 101 mm, y el espesor de pared del tubo interno es 5 mm) se extrude a 150 °C en un extrusor de tubo interno (un extrusor de tubo plástico de un solo tornillo adquirido en Crown Mechanical Company de Alemania) . Después del enfriamiento, la cinta unidireccional adecuadamente tejida se envuelve sobre el tubo interno, tal como se muestra en las Figuras 6A y 6B. La primera capa se envuelve en sentido dextrógiro, y el ángulo incluido entre la cinta y la dirección de la longitud del tubo es 54.7 grados . La segunda capa se envuelve en el sentido inverso, y el ángulo incluido continúa siendo de 54.7 grados. Después, el tubo adecuadamente envuelto se reviste a 150 °C con el tubo de capa externa de polietxleno de alta densidad (el espesor de pared del tubo externo es 4 mra) mediante el uso de un extrusor de tubo externo (un extrusor de tubo plástico de un solo tornillo adquirido en Crown Mechanical Company de Alemania) . Un diagrama esquemático del perfil del tubo termoplástico reforzado obtenido es como se muestra en la Figura 7. Según la Figura 7 , los cordones 2 en sentido de la urdimbre en la cinta de refuerzo fabricada con los cordones evlar® 3000 xl x3 en sentido de la urdimbre están compactados de manera estrecha entre el tubo interno 3 de polietileno y el tubo externo 1 de polietileno.

Dado que la cinta tejida de la cinta de fibra del tubo termoplástico reforzado fabricado al usar el proceso mencionado anteriormente no está sujeta a restricciones de espacio, la densidad de hilos de la urdimbre por ancho unitario es mucho más alta que la de la cinta de material compuesto extrudida en el Ejemplo 1. Además, en comparación con la cinta unidireccional de refuerzo fabricada en el Ejemplo comparativo 2, se usa la etapa de termofijado de los hilos de trama en la cinta unidireccional de refuerzo fabricada al usar el proceso mencionado anteriormente y, como resultado, la cinta unidireccional de refuerzo exhibe mejor rigidez, es más fácil de controlar durante la envoltura, con un mejor ajuste entre cintas.

Se somete a prueba la presión de estallido del tubo termoplástico reforzado al usar el proceso mencionado anteriormente, y el resultado es 28 MPa.

Ej emplo 3 La fibra Kevlar® de 3000 denier (adquirida en DuPont de los Estados Unidos) se retuerce en la dirección Z a 80 torsiones por metro, y el factor de torsión es 1.5. Después, tres hebras de la fibra retorcida se trenzan nuevamente y se retuercen en la dirección S a 50 torsiones por metro, y el factor de torsión en la dirección S es 1.65. El cordón adecuadamente retorcido se marca como Kevlar® 3000 xl x3. Después, la cinta se teje con el cordón en una máquina de telar, y la cinta tiene 125 mm de ancho, en sentido de la urdimbre hay 85 cordones Kevlar® 3000 xl x3 retorcidos, en tanto que en sentido de la trama hay una fibra de poliéster de 600 denier con una densidad de 7 filamentos/10 mm. El diagrama esquemático de la cinta unidireccional fabricada es como se muestra en la Figura 5.

El tubo interno de polietileno de alta densidad (el diámetro del tubo interno es 101 mm, y el espesor de pared del tubo interno es 5 mra) se extrude a 150 °C en un extrusor de tubo interno (un extrusor de tubo plástico de un solo tornillo adquirido en Crown Mechanical Company de Alemania) . Después del enfriamiento la cinta unidireccional adecuadamente tejida se envuelve sobre el tubo interno, tal como se muestra en las Figuras 6A y 6B. La primera capa se envuelve en sentido dextrógiro, y el ángulo incluido entre la cinta y la dirección de la longitud del tubo es 54.7 grados . La segunda capa se envuelve en el sentido inverso, y el ángulo incluido continúa siendo de 54.7 grados. Después, el tubo adecuadamente envuelto se reviste a 150 °C con el tubo de capa externa de polietileno de alta densidad (el espesor de pared del tubo externo es 4 ram) mediante el uso de un extrusor de tubo externo (un extrusor de tubo plástico de un solo tornillo adquirido en Crown Mechanical Company de Alemania) . Un diagrama esquemático del perfil del tubo termoplástico reforzado obtenido es como se muestra en la Figura 7. De conformidad con la Figura 7, los cordones 2 en sentido de la urdimbre en la cinta de refuerzo fabricada con los cordones Kevlar® 3000 xl x3 en sentido de la urdimbre están compactados de manera estrecha entre el tubo interno 3 de polietileno y el tubo externo 1 de polietileno.

Se somete a prueba la presión de estallido del tubo termoplástico reforzado al usar el proceso mencionado anteriormente, y el resultado es 28 Pa.

Ejemplo 4 La fibra Kevlar® de 3000 denier (adquirida en Du Pont de los Estados Unidos) se retuerce en la dirección Z a 80 torsiones por metro, y el factor de torsión es 1. Después, tres hebras de la fibra retorcida se trenzan nuevamente y se retuercen en la dirección S a 50 torsiones por metro, y el factor de torsión en la dirección S es 1. El cordón adecuadamente retorcido se marca como Kevlar® 1000 xl x9. Después, la cinta se teje con el cordón en una máquina de telar, y la cinta tiene 125 mm de ancho, en sentido de la urdimbre hay 85 cordones Kevlar® 1000 xl x9 retorcidos, en tanto que en sentido de la trama hay una fibra de poliéster de 600 denier con una densidad de 7 filamentos/10 mm. El diagrama esquemático de la cinta unidireccional fabricada es como se -muestra en la Figura 5.

El tubo interno de polietileno de alta densidad (el diámetro del tubo interno es 101 mm, y el espesor de pared del tubo interno es 5 mm) se extrude a 150 °C en un extrusor de tubo interno (un extrusor de tubo plástico de un solo tornillo adquirido en Crown Mechanical Company de Alemania) . Después del enfriamiento, la cinta unidireccional adecuadamente tejida se envuelve sobre el tubo interno, tal como se muestra en las Figuras 6A y 6B. La primera capa se envuelve en sentido dextrógiro, y el ángulo incluido entre la cinta y la dirección de la longitud del tubo es 54.7 grados . La segunda capa se envuelve en el sentido inverso, y el ángulo incluido continúa siendo de 54.7 grados. Después, el tubo adecuadamente envuelto se reviste a 150 °C con el tubo de capa externa de polietileno de alta densidad (el espesor de pared del tubo externo es 4 mm) mediante el uso de un extrusor de tubo externo (un extrusor de tubo plástico de un solo tornillo adquirido en Crown echanical Company de Alemania) . Un diagrama esquemático del perfil del tubo termoplástico reforzado obtenido es como se muestra en la Figura 7. De conformidad con la Figura 7, los cordones 2 en sentido de la urdimbre en la cinta de refuerzo fabricada con los cordones Kevlar® 1000 xl x9 en sentido de la urdimbre están compactados de manera estrecha entre el tubo interno 3 de polietileno y el tubo externo 1 de polietileno.

De conformidad con los ejemplos comparativos y los ejemplos mencionados anteriormente, aun cuando el proceso de coextrusión y composición de resina produce un cuerpo de cinta muy duro, es muy fácil de manejar. Sin embargo, dado que la resina ocupa una gran parte del espacio, el porcentaje que compone la fibra de refuerzo es limitado, por lo que la resistencia al estallido del tubo termoplástico reforzado no puede ser muy alta. Si bien el refuerzo mediante el uso de una cinta unidireccional tradicional puede lograr un área relativamente alta cubierta por la fibra, y la resistencia al estallido también es mayor que la de la cinta compuesta de resina de fibras, no es fácil de manejar y causará, frecuentemente, separaciones entre las cintas . El tubo termoplástico reforzado con la cinta unidireccional de la fibra fijada térmicamente tiene una cobertura alta de fibras, tiene una manejabilidad adecuada en la envoltura y resistencia al estallido alta.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Un tubo termoplástico reforzado que comprende un tubo interior de polímero termoplástico, un tubo exterior de polímero termoplástico y una tela de refuerzo entre el tubo interior de polímero termoplástico y el tubo exterior de polímero termoplástico, caracterizado porque la tela de refuerzo comprende hilos de trama e hilos de urdimbre de polímero termoplástico termofijo.

2. El tubo termoplástico reforzado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el tubo interno y el tubo externo de polímero termoplástico descritos se fabrican con materiales iguales o diferentes, y cada uno se selecciona de poliolefina, cloruro de polivinilo, fluoruro de polivinilideno y poliamida termoplásticos .

3. El tubo termoplástico reforzado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque cada uno de los hilos de urdimbre comprenden una pluralidad de fibras seleccionadas del grupo que consiste de fibras de aramida, fibras de poliéster, fibras de carbono, fibras de vidrio, fibras de metal y mezclas de estas.

4. El tubo termoplástico reforzado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los hilos de la urdimbre se retuercen para elaborar cordones retorcidos .

5. El tubo termoplástico reforzado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque cada hilo de la urdimbre tiene una densidad lineal de 500 a 9,000 denier (de 550 a 9, 900 dtex) .

6. El tubo termoplástico reforzado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque cada hilo de la trama comprende una pluralidad de fibras termoplásticas seleccionadas del grupo que consiste de fibras de poliamida termoplástica, fibras de poliéster, fibras de poliolefina, y mezclas de estas.

7. El tubo termoplástico reforzado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque cada hilo de la trama tiene una densidad lineal de 200 a 800 denier (de 220 a 880 dtex) .

8. El tubo termoplástico reforzado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la densidad de los hilos de la trama después del tejido es de 2 a 10 grupos de hilos/10 mm.

9. El tubo termoplástico reforzado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la temperatura de fusión del polímero usado como hilos de la trama es por lo menos 10 °C menor que la del material usado como hilos de la urdimbre.

Un proceso para fabricar el tubo termoplástico de conformidad con la reivindicación 1, zado porque comprende : a) proporcionar el tubo interno de polímero termoplástico; b) retorcer los hilos de la urdimbre hasta que el factor de torsión sea de 0.1 a 6.5 para obtener hilos de urdimbre retorcidos; y después, retorcer los grupos o capas de 2-20 de los hilos de urdimbre retorcidos hacia atrás hasta que el factor de torsión sea de 0.1 a 6.5 para obtener cordones retorcidos; c) tejer en un telar los cordones retorcidos y los hilos de trama de polímero termoplástico termofijable para obtener la tela de refuerzo, y después fijar térmicamente los hilos de la trama para obtener una tela de refuerzo fijada térmicamente, d) envolver la tela de refuerzo fijada térmicamente sobre el tubo interior en un ángulo incluido de 50-60 °, y e) revestir la tela de refuerzo fijada térmicamente con el tubo polimérico externo a través de un extrusor de tubo externo.

El proceso de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el tubo interno y el tubo externo de polímero termoplástico están formados por materiales iguales o diferentes, cada uno de los cuales se selecciona del grupo que consiste de poliolefina, poliamida, cloruro de polivinilo y fluoruro de polivinilideno termoplásticos .

12. El proceso de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque cada uno de los hilos de la urdimbre comprende una pluralidad de fibras seleccionadas del grupo que consiste de fibras de aramida, fibras de poliéster, fibras de carbono, fibras de vidrio, fibras de metal, y mezclas de estas.

13. El proceso de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque cada uno de los hilos de la urdimbre tiene una densidad lineal de 500 a 9,000 denier (de 550 a 9,900 dtex) .

1 . El proceso de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque cada uno de los hilos de la trama comprende una pluralidad de fibras termoplásticas seleccionadas del grupo que consiste de fibras de poliamida termoplástica, fibras de poliéster, fibras de poliolefina, y mezclas de estas.

15. El proceso de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque cada uno de los hilos de la trama tiene una densidad lineal de 200 a 800 denier (de 220 a 880 dtex) .

16. El proceso de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la densidad de los hilos de la trama después del tejido es de 2 a 10 grupos de hilos/10 mm.

17. El proceso de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la temperatura de fusión del polímero usado como los hilos de la trama es por lo menos 10 °C menor que la del material usado como los hilos de la urdimbre.