MXPA00012289A - Construccion de manguera, que tiene nucleo interior de nbr hidrogenado - Google Patents

Abstract

Una construcción de manguera que es particularmente adecuada para utilizar con combustible diesel. La manguera comprende (a) un núcleo interior de hule de acrilonitrilo- butadieno hidrogenado, (b) una capa de hebras o filamentos de refuerzo tensionados, colocados directamente contra el núcleo interior;y (c) una cubierta elastomérica.

Description

CONSTRUCCIÓN DE MANGUERA, QUE TIENE NÚCLEO INTERIOR DE NBR HIDROGENADO Antecedentes de la Invención Una proporción principal de manguera para combustible de gasolina actualmente empleada en aplicaciones automotrices es una estructura de múltiples capas. La capa tubular más interior de la manguera se forma de un material elastomérico pretendido para mantener el fluido en la manguera. Ubicada entre el núcleo interior y la cubierta elastomérica exterior está una capa de barrera. En otras mangueras de combustible, la capa barrera es la capa tubular más interna (conocida como una manguera de revestimiento) , con el material elastomérico ubicado fuera de esta capa de barrera. Los sistemas diesel no tienen un requerimiento de permeación, debido a que el combustible diesel no es tan volátil como la gasolina. ' Por lo tanto, no requiere una capa de barrera, sin embargo la manguera debe aún ser -resistente al combustible diesel. COMPENDIO DE LA INVENCIÓN Se describe una manguera que comprende: (a) Un núcleo interior de una capa de hule que contiene hule de butadieno acrilonitrilo hidrogenado; (b) Una capa de material de refuerzo tensionado dispuesta directamente contra el núcleo interior; y (c) Una cubierta elastomérica. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una vista en perspectiva de una manguera de acuerdo con la invención. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Cuando se produce una manguera por ejemplo como se ilustra en la Figura 1, el núcleo interior (1) o el núcleo tubular de la presente invención, se forma a partir de un hule de acrilonitrilo butadieno hidrogenado (NBR) . Pueden emplearse diversos hules de butadieno acrilonitrilo hidrogenado. Por ejemplo, la viscosidad Mooney M/L 1+4 @ 100°C) y el contenido de acrilonitrilo, pueden variar dependiendo del uso de la manguera. Ejemplos convenientes de hule de acrilonitrilo butadieno pueden tener una viscosidadd Mooney tan baja como 60 hasta tan alta como 120. El acrilonitrilo pueden estar en el rango de un valor tan bajo como 15% a uno tan elevado como 60%. Los dobles enlaces residuales pueden estar en el rango de 0 a 20%. Hules de acrilonitrilo representativos que están comercialmente disponibles de Nippon Zeon Company incluyen una familia de productos distribuidos en el mercado bajo la línea ZetpolMR tal como 1020 (Mooney 78 y contenido de acrilonitrilo 45 por ciento) , ZetpolMR 2010 (Mooney 85 y contenido de acrilonitrilo 37 por ciento) y ZetpolMR 2020 (Mooney 78 y contenido de acrilonitrilo 37 por ciento) .

Otra familia de hules de acrilonitrilo-butadieno hidrogenado comercialmente disponibles, se distribuyen en el mercado bajo la designación TherbanMR por Bayer. Ejemplos representativos de diversos grados de la línea TherbanMR incluyen TherbanMR C 3446 (contenido de acrilonitrilo 34 % en peso, 58 de viscosidad Mooney y 4 por ciento de dobles enlaces residuales) , TherbanMR C 3467 (contenido de acrilonitrilo 34 por ciento, 68 de viscosidad Mooney, 5.5 porciento de dobles enlaces residuales) TherbanMR B 3850 (contenido de acrilonitrilo 36 por ciento, 87 de viscosidadd Mooney y 2 por ciento de dobles enlaces residuales) , TherbanMR XO 534B (contenido de acrilonitrilo 36 por ciento, 66 de viscosidad Mooney, 2 por ciento de dobles enlaces residuales) , TherbanMR C 4550 (contenido de acrilonitrilo 43 por ciento, 95 de viscosidad Mooney y 5.5 porciento de dobles enlaces residuales) y TherbanMR XIV 532C (contenido de acrilonitrilo 43 por ciento, 70 de viscosidad Mooney y 5.5 por ciento de dobles enlaces residuales) . Además de lo anterior, la composición de hule de NBR hidrogenado puede contener aditivos convencionales incluyendo agentes de refuerzo, rellenos, agentes peptizantes, pigmentos, ácido esteárico, aceleradores, agentes vulcanizantes de azufre, antiozonificantes, antioxidantes, aceites de procesamiento, activadores y limpiadores plastificantes, ceras, inhibidores de pre-vulcanización, aceites extendedores y semejantes. Representativos de agentes de refuerzo incluyen negro de carbón, que típicamente se agrega en cantidades en el rango de aproximadamente 5 a 200 partes en peso con base en 100 partes en peso de hule total (phr) . De preferencia, se emplea negro de carbón en cantidades en el rango de aproximadamente 35 a 120 phr. Típicos negros de carbón que se emplean incluyen N110, N330, N332, N472, N550, N630, N642, N650, N762, N770, N907, N908, N990 y N991. Los negros de carbón preferidos tienen un tamaño de partículas promedio de 30 a 500 nm. En esos casos, cuando la manguera se utiliza para transportar fluidos inflamables, pueden emplearse negros conductores eléctricamente. Rellenos o cargas diferentes a negro de carbón que pueden emplearse incluyen talco, arcilla, carbonato, sílice y semejantes. Rellenos diferentes a negro de carbón, pueden emplearse en cantidades en el rango de aproximadamente 5 a 150 phr. Sin embargo, se ha encontrado que la presencia de estos rellenos puede ser nociva para exudación de los componentes de manguera. Por lo tanto, en una modalidad preferida, la capa de hule no contiene rellenos que no son negro de carbón. Dispersiones de aceite que contienen estos rellenos, también pueden emplearse. Organosilanos tales como tetrasulfuro de 3,3'- bis (trietoxisililpropilo) , pueden emplearse en cantidades en el rango de .1 a 20 phr.

Ejemplos convenientes de estos organosilanos se describen en la patente de los E.U.A. No. 4,128,438 incorporada aquí por referencia totalmente. Representativos de los antidegradantes que pueden emplearse en la composición de hule incluyen cera microcristalina, cera parafínica, monofenoles, bisfenoles, tiobisfenoles, polifenoles, derivados de hidroquinona, fosfitos, mezclas de fosfato, tioésteres, naftilaminas, difenol aminas, derivados diaril amina substituidos y sin substituir, diarilfenilendiaminas, para-fenilen diaminas, quinolinas y aminas mezcladas. En general se emplean antidegradantes en una cantidad en el rango de aproximadamente 0.1 phr a aproximadamente 10 phr con un rango de aproximadamente 2 a 6 phr preferido. Representativo de un agente peptizante que puede emplearse es pentaclorofenol que puede utilizarse en una cantidad en el rango de aproximadamente 0.1 phr a 0.4 phr, con un rango de aproximadamente 0.2 a 0.3 phr preferido. Representativos de aceite de procesamiento que pueden emplearse en la composición de hule de la presente invención, incluyen ditio-bisbenzanilida activada, poli-para-dinitrosobenzeno, xilil mercaptanos, resinas aromáticas alifáticas-naffénicas, polietilen glicol, aceites de petróleo, plastificantes éster, aceites vegetales vulcanizados, alquitrán de pino, resinas fenólicas, aceites sintéticos, resinas de petróleo, esteres poliméricos y resinas de trementina. Estos aceites de procesamiento pueden emplearse en una cantidad convencional en el rango de aproximadamente 0 a aproximadamente 140 phr. Representativo de iniciadores que pueden emplearse es ácido esteárico. En general se emplean iniciadores en una cantidad convencional en el rango de aproximadamente 1 a 4 phr. Aditivos adicionales que pueden emplearse como parte del empaque de curado incluyen óxido de calcio y óxido de zinc. La capa de hule puede contener dióxido de magnesio en cantidades convencionales. Sin embargo, se ha encontrado que la presencia de óxido de magnesio en la capa de hule puede ser nociva para exudación de los componentes de manguera. Por lo tanto, en una modalidad preferida, la capa de hule no contiene óxido de magnesio. Estos aditivos se emplean convencionalmente en cantidades en el rango de .1 a 25 phr. Las composiciones elastoméricas para utilizar en el núcleo interior pueden entrelazarse por diversos agentes de curado que contienen peróxido. Agentes de curado que pueden emplearse en las composiciones de la invención incluyen por ejemplo di-terbutil peróxido, dicumil peróxido, benzoil peróxido, 2 ,4-diclorobenzol peróxido, t-butil-cumil peróxido, t-butil perbenzoato, t-butil peróxido, t-butilperoxi (2-etil hexanoato), 2 , 5-dimetil -2 , 5-di (benzoilperoxi) -hexano, benzoil peróxido, 2 , 5-dimetil-2 , 5- (t-butil peroxi) -hexano, 1, 1-diter-butil peroxi-3 , 3 , 5-trimetil ciciohexano, 4,4-diter-butil peroxi n-butil valerato y n-butil-4 , 4-bis (t-butil peroxi) valerato. Agentes de curado adicionales que pueden emplearse incluyen diacil o dialquil peróxidos tales como á, á ' -bis (t-butilperoxi) -isopropilbenzeno, 2,5-Dimetil-2 , 5-di (t-butilperoxi) hexano, Di-t-butil peróxido, 2,5-Dimetil-2 , 5-di- (t-butilperoxi) hexino-3 , lauroil peróxido, t-butil hidroperóxido, t-amil hidroperóxido, eumeno hidroperóxido, t-butil perbenzoato, t-butil peróxido, t-butilperoxi (2-etil hexanoato), 2 , 5-dimetil-2 , 5-di- (benzoilperoxi) -hexano y benzoil peróxido. Todos los agentes de curado anteriores están comercialmente disponibles . La cantidad de agente de curado que se emplea puede variar. Hablando en general, el nivel estará en el rango de .1 a 10 phr (con base en partes activas de peróxido) . De preferencia, el nivel está en el rango de 1.8 a 3.0 phr . Cantidades menores de la sal de zinc del elastómero nitrilo butadieno hidrogenado injertado con éster de ácido carboxílico insaturado, pueden substituirse con hules de butadieno acrilonitrilo hidrogenado convencionales. Por ejemplo de 0 a 30 partes en peso del total de 100 partes en peso de la composición puede ser HNBR. Co-agentes de entrelazamiento pueden agregarse a la composición de hule. Ejemplos representativos de estos coagentes incluyen acrilatos di-, tri-, tetra- y penta-funcionales, metacrilatos, di-, tri-, tetra- , pentafuncionales trialil cianurato, triallil isocianurato, triallil fosfato, trialil trimellitato, dialiliden pentaeritrito, dialil tereftalato, tetraalil oxietano, triallil citrato, acetil trialil oxietano, acetil trialil citrato, acrilatos di-, tri-, tetra- y penta- functionales, metacrilatos di-, tri-, tetra- y penta- functionales, n,n'-m-fenilen-dimaleimida, 1 , 2-cis-polibutadieno y sus mezclas. Cantidades típicas de estos co-agentes están en el rango de 1 a 20 phr. Rangos preferidos de co-agentes incluyen de 2 a 10 phr. El mezclado de la composición de hule para utilizar en el núcleo interior puede lograrse por métodos conocidos por aquellos con destreza en la especialidad de la técnica de mezclado de hule. Por ejemplo, los ingredientes pueden mezclarse en una etapa, pero típicamente se mezclan al menos en dos etapas, es decir al menos una etapa no productiva seguida por una etapa de mezclado productiva. Los curativos finales que incluyen agentes vulcanizantes, típicamente se mezclan en la etapa final que se denomina convencionalmente la etapa de mezclado "productiva", en donde el mezclado típicamente ocurre a una temperatura o a temperatura final, menor que la o las temperaturas de mezclado de la o las etapas de mezclado no productivas precedentes. Curar la composición de hule generalmente se lleva a cabo a temperaturas convencionales en el rango de aproximadamente 160 °C a 190 °C. De preferencia, el curado se conduce a temperaturas en el rango de 170°C a 180°C. Con referencia a la Figura 1, el núcleo interior 1 puede ser del NBR hidrogenado anteriormente descrito con la capa de refuerzo 3 directamente adherida al mismo. La capa de NBR hidrogenado puede formarse por métodos de extrusión conocidos por aquellos con destreza en la especialidad. El espesor de esta capa es importante ya que espesores de pared excesivamente delgados o espesores de pared excesivamente gruesos presentan problemas de flexibilidad o retorcimiento o problemas de compatibilidad de acoplamiento del compuesto de manguera final. Se considera que el diámetro interior del núcleo interior (1) elaborado a partir del NBR hidrogenado deberá estar en el rango de 3 mm a 100 mm. De preferencia, el diámetro interior del núcleo interior estará en el rango 4 mm a 75 mm. Los espesores de pared del núcleo interior (1) deberán estar en el rango de 0.1 mm a 8.0 mm, con un rango de 0.5 mm a 4.0 mm preferido . La segunda característica de la presente invención es una capa de material reforzado tensionado (3) agregada sobre o colocada directamente contra el núcleo interior (1) . Este refuerzo (3) se conoce por aquellos con destreza en la especialidad y puede consistir de hilo en espiral, tejido o entretejido. Estos refuerzos típicamente se derivan de cuerdas de poliéster, nylon, rayón o aramida. El refuerzo (3) de preferencia se embobina espiralmente respecto a la primer capa bajo tensión suficiente para mejorar la resistencia de la estructura de manguera. La capa de refuerzo (3) de preferencia se embobina en espiral en ángulos tales que el flexionamiento de la manguera no resulte en aplastamiento o retorcimiento. Un ángulo tal como de 0 a 89.9° con respecto a la línea central de la manguera, puede emplearse. Más preferiblemente, un ángulo neutral de 54° 73' o inferior se utiliza para las envolturas en espiral. El último elemento requerido en la manguera de la presente invención es una cubierta exterior (5) . Esta cubierta exterior se elabora a partir de un material elastomérico. La cubierta (5) se extruye sobre la capa de refuerzo 3. Los elastómeros que pueden emplearse para formar la cubierta de la manguera de la presente invención incluyen aquellos conocidos por los diestros en la especialidad tales como polietileno clorosulfonado, polietileno fluorado, mezclas de hule de acrilonitrilo-butadieno/PVC, epiclorhidrina, EPDM, cloropreno EVA, elastómero etilen acrílico "EA" y EVM. De preferencia, el elastómero bajo esta cubierta es polietileno clorado o una mezcla NBR/PVC. El espesor de la cubierta elastomérica (5) evidentemente depende de las propiedades deseadas de la manguera y el elastómero que se usa. Hablando en general, el espesor de la cubierta elastomérica (5) estará en el rango de aproximadamente 0.1 mm a aproximadamente 10 mm, con un rango desde 0.5 mm a 2.5 mm preferido. Mientras que ciertas modalidades preferidas y detalles se han mostrado para el propósito de ilustrar la invención, será aparente para aquellos con destreza en la especialidad que diversos cambios y modificaciones pueden realizarse sin apartarse del espíritu o alcance de la invención.

Claims (10)

1. REIVINDICACIONES 1.- Una manguera caracterizada por (a) un núcleo interior de una capa de hule que contiene hule de acrilonitrilo-butadieno hidrogenado, viscosidad Mooney M/L 1+4 a 100°C) en el rango de 60 a 120; (b) una capa de material de refuerzo tensionado colocado directamente contra el núcleo interior; y (c) una cubierta elastomérica.
2. 2 . - La manguera de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el hule de acrilonitrilo-butadieno hidrogenado tiene un contenido de acrilonitrilo ligado en el rango de 20 a 45%.
3. 3. - La manguera de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la capa de materiales de refuerzos tensionado se elige del grupo que consiste de hilo en espiral, hilo tejido e hilo entre tej ido .
4. 4. - La manguera de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el elastómero que comprende la cubierta exterior se elige del grupo que consiste de polietileno clorosulfonado, polietileno clorado, mezclas de hule de acrilonitrilo-butadieno/PVC, epiclorhidrina, ETDM, cloropreno, EVA, elastómero de etilen acrílico "EA" y EVM.
5. 5.- La manguera de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada porque el material de refuerzo es a partir de hilos textiles de poliéster, nylon, rayón y aramida.
6. 6.- La manguera de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el diámetro interior de la capa núcleo interior está en el rango de 3 a 100 mm.
7. 7. - La manguera de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el diámetro de la pared del núcleo interior está en el rango desde aproximadamente 0.1 a 8.0 mm.
8. 8. - La manguera de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el espesor de la cubierta elastomérica está en el rango de 0.1 a 10 mm.
9. 9.- La manguera de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque un negro de carbón está presente en la capa de hule del núcleo interior en una cantidad en el rango de 5 a 200 phr.
10. 10.- La manguera de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque no hay óxido de magnesio o sílice presente en la capa de hule.