MXPA98009786A - Tuberias laminadas de retorno de vapor y combustible - Google Patents

Abstract

Un tubo multicapas impermeable al vapor de hidrocarburo (11) se forma con una capa exterior de nylon (12) y una capa interior de barrera de vapor (15) tal como el ETFE, unido por dos capas adhesivas. El tubo laminado se encuentra coextruido. El cizallamiento en las dos capas adhesivas se ajusta para desviar la primer capa adhesiva (13) hacia la capa exterior de nylon y la segunda capa adhesiva (14) hacia la capa de barrera de ETFE (15). Esto permite una rápida coextrusión de la tubería laminada. Preferentemente, ambas capas adhesivas se forman a partir de una mezcla de nylon y de ETFE. La proporción de nylon a ETFE puede ajustarse a fin de que la primera capa adhesiva se adhiera preferentemente a la capa de nylon, y la segunda capa adhesiva de adhiera preferentemente a la capa de ETFE y ambas capas adhesivas se adhieran entre sí.

Description

TUBERÍAS LAMINADAS DE RETORNO DE VAPOR Y COMBUSTIBLE ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las emisiones de hidrocarburos se han vuelto una preocupación principal para las agencias ambientales a través del mundo. Una manera de reducir las emisiones de hidrocarburos de los automóviles es evitar las emisiones de vapor de hidrocarburo a través de tuberías de combustible y tuberías de vapor. En el pasado, estas tuberías de combustible se han formado a partir del nylon, que es particularmente fuerte, pero tiene características de barrera al vapor de hidrocarburo relativamente pobre. Una solución para ésto ha sido proporcionar un tubería de combustible laminada que tiene una o más capas que proporcionan características laminadas de barrera mejorada al nylon. Las tuberías de combustible, contrario a las tuberías de vapor, también requieren una capa interior conductiva para permitir la disipación de la carga estática creada a medida que el combustible pasa a través de la tubería de combustible. La mayoría de las capas de barrera tienden a ser hidrocarburos fluorados tal como el etilentetrafluoroetileno (ETFE) y el politetrafluoroetileno (PTFE) . El problema con estas capas de barrera es que no se adhieren bien al nylon. Se ha empleado el tratamiento de plasma de los polímeros de hidrocarburos flourados y es exitoso hasta cierto grado, pero aún sufre problemas con la delaminación y además es relativamente caro. La Patente de E.U. 5,383,087 de Noone y cois, describe utilizar una capa de nylon exterior unida a una capa de barrera interior mediante un adhesivo compatibilizante. Desafortunadamente, en la práctica es muy difícil obtener tanto el nylon como el polímero fluorado para adherir ambos al adhesivo compatibilizante . SUMARIO DE LA INVENCIÓN La presente invención se establece en la comprensión de que una poliamida o una capa exterior de nylon puede laminarse a una capa interior de polímero fluorado mediante una capa adhesiva dual. Estas cuatro capas se coextruyen junta con la capa adhesiva interior, adyacente a la superficie exterior del polímero fluorado, extruido bajo condiciones de alto cizallamiento, mientras que la capa adhesiva exterior adyacente al nylon se extruye bajo condiciones de bajo cizallamiento. Esto causa que la capa interior se desvíe hacia la capa del polímero fluorado y que la capa exterior se desvíe hacia la capa de nylon. Los adhesivos pueden ser los mismos o diferentes adhesivos. Pueden seleccionarse diferentes adhesivos para promover una adhesión adicional entre las respectivas capas de nylon y de polímero fluorado. Además, la presente invención puede incluir una capa conductiva más profunda formada a partir de un polímero fluorado impregnado de metal o carbono . Los objetos y ventajas de la presente invención se apreciarán además a la luz de la siguiente descripción detallada y dibujos en los que: BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una vista en perspectiva de una tubería de combustible elaborada de acuerdo a la presente invención. La Figura 2 es una vista transversal tomada en las líneas 22 de la Figura 1. DESCRIPCIÓN DETALLADA La presente invención es un tubo laminado 11 adaptado para transportar ya sean vapores de combustible o de hidrocarburos. El tubo 11 incluye una capa exterior 12 que es una capa resistente al impacto frío, preferentemente formada a partir de una poliamida y más particularmente formada a partir de un nylon. Adyacente a la capa exterior 12 se encuentra una primer capa adhesiva compatibilizante 13. Adyacente a la primer capa adhesiva compatibilizante 13 se encuentra una segunda capa adhesiva compatibilizante 14. Estas dos capas combinadas promueven la adhesión de la capa de nylon 12 a una capa de barrera 15. La capa más profunda adherida a la capa de barrera 15 es una capa conductiva opcional 16.

Todas las capas están formadas de termoplásticos procesables por fusión. La capa exterior 12 puede componerse de cualquier material termoplástico extruible procesable por fusión, que es resistente a la degradación ultravioleta, a cambios extremos en calor, a exposiciones a riesgos ambientales tales como a cloruro de zinc y degradación al contacto con aceite de motor y fluidos de freno. Estos son todos los requerimientos estándar para un tubo de combustible. En general, la capa exterior se forma a partir de una poliamida, preferentemente nylon 11, nylon 12 o nylon 6. Estos materiales termoplásticos se encuentran comercialmente disponibles bajo marcas registradas tales como Santoprene, Kraten, Seralink y Vichem. La capa exterior de nylon puede tener un grosor de aproximadamente 685 micrones hasta aproximadamente 715 micrones, prefiriéndose aproximadamente 700 micrones. La capa adyacente 12 a la capa adhesiva compatibilizante 13, es de un material termoplástico que es adherente a la capa de nylon 12 y también adherente a la segunda capa adhesiva compatibilizante 14. Las capas adhesivas adecuadas incluirían polímeros fluoroplásticos termoplásticos procesables por fusión tales como compuestos polivinilfluorados que incluyen polímeros fluorados de polivinilideno, polímeros fluorados de polivinilo y mezclas de los mismos. Es particularmente adecuada una mezcla de un adhesivo de polímero fluorado y un adhesivo de poliamida. Dicho adhesivo se vende bajo la marca comercial Daiken DUX43J. Este adhesivo es de aproximadamente 60% nylon y 40% ETFE por peso. La primer capa adhesiva compatibilizante 13 puede ser extremadamente delgada y generalmente será de aproximadamente de 10 micrones a 15 micrones. Generalmente, su grosor dependerá de las condiciones de procesamiento como se describe abajo. Un grosor preferido es de aproximadamente 10 micrones. La segunda capa adhesiva compatibilizante 14 puede ser cualquier capa adhesiva que sea compatible tanto con la capa de barrera 15 como con la primer capa adhesiva compatibilizante. Tanto la capa adhesiva 13 como la 14 pueden ser del mismo material o de diferentes mezclas de los mismos materiales. En una modalidad preferida, el primer adhesivo compatibilizante es una mezcla de poliamida (nylon) y polímero fluorado. La segunda capa adhesiva compatibilizante también es una mezcla de poliamida y de polímero fluorado. Pero a la primer capa adhesiva compatibilizante se le ha agregado poliamida para promover la adhesión con la capa exterior de nylon. En otras palabras, el primer adhesivo compatibilizante es preferentemente adherente a la capa de nylon con relación a la capa de barrera. Esto se efectúa al incrementar el porcentaje de nylon en el adhesivo. De la misma manera, el segundo adhesivo compatibilizante debe ser preferentemente adherente a la capa de barrera con relación a la capa de nylon. Esto se efectúa al incrementar el contenido de polímero fluorado del segundo adhesivo compatibilizante. El segundo adhesivo será el Daiken DUX43J con ETFE agregado para proporcionar una mezcla de 40% de nylon/60% ETFE por peso . El grosor de la segunda capa adhesiva compatibilizante se determinará nuevamente mediante las condiciones de procesamiento, como se describe abajo. Generalmente, su grosor será de 80 a 100 micrones, prefiriéndose 90 micrones. La capa de barrera 15 es nuevamente un material termoplástico procesable por fusión. Generalmente, éste será un polímero fluorado. Los materiales preferidos incluyen politetrafluoretileno, etilentetrafluoretileno y floruropolivinilideno. El etilentetrafluoretileno puede adquirirse de Daiken bajo la marca registrada EP160. Opcionalmente, el tubo puede incluir una capa conductiva más profunda 16 que se utilizaría para tuberías de combustible. Esto no se incluiría para tuberías de retorno de vapor. La capara conductivas serán de un material impregnado de metal o de fibra de carbono que es compatible con la capa de barrera 15. Generalmente se formará del mismo polímero que la capa 15 impregnada con una cantidad suficiente de materiales conductivos para dispar la carga electrostática en el rango de 10~4 a 10"9 ohm/cm2. Los metales conductivos incluyen cobre, plata, oro, níquel, silicio y mezclas de los mismos, sin embargo se prefieren las fibras de carbono. La cantidad de material conductivo contenido en esta capa es de 5% a 10% por peso. Tal material conductivo puede adquirirse de Daiken EP610AS. El tubo de la presente invención se forma por coextrusión. Las temperaturas y las velocidades de flujo variarán dependiendo del polímero particular. Sin embargo, con respecto a las capas adhesivas compatibilizantes primera y segunda 13 y 14, las velocidades de flujo se ajustan para manipular el cizallamiento para promover la adhesión a la capa de nylon exterior y la capa de barrera interior, respectivamente. Generalmente, las condiciones de alto cizallamiento promueven la adhesión de la segunda capa adhesiva compatibilizante 14 a la capa de barrera 15. De la misma manera, las características de bajo cizallamiento desvían la primera capa adhesiva compatibilizante 13 hacia la capa de nylon. Esto promueve la adhesión entre las capas respectivas y mejora enormemente las características de delaminación de impacto frío.

El tubo 11 se forma al coextruir todas las cuatro o cinco capas (dependiendo de si se encuentra presente la capa conductiva interior) . La adhesión mejorada se obtiene al manipular las dos capas adhesivas 13 y 14 para producir una desviación ya sea hacia el ETFE o al nylon, utilizando por lo tanto dos capas de adhesivo y manipulándolas para crear una desviación hacia el nylon 12 en la cuarta capa y una desviación hacia el ETFE en la tercera capa. Además, se puede mejorar la adhesión relativa a la capa de barrera y la capa de nylon, respectivamente, al seleccionar dos diferentes adhesivos, teniendo cada uno preferencia por estas capas respectivas. Sin embargo, las capas adhesivas deben ser compatibles y adhesivas entre sí. La invención se apreciará además a la luz del siguiente ejemplo detallado. EJEMPLO Un tubo laminado utilizado para la tubería de combustible se forma con una capa exterior 12 de nylon 12 suministrada por UBE Chemical de Japón, teniendo un grosor de 700 micrones. La primera capa adhesiva compatibilizante 13 se forma a partir de una mezcla de nylon y etilentetrafluoretileno suministrada por Daiken Chemical, también de Japón. Su grosor es de 10 micrones. La segunda capa adhesiva compatibilizante 14 se forma a partir del mismo adhesivo que la capa 13 y tiene una grosor de 90 micrones. La capa de barrera 15 se forma a partir de un ETFE no conductivo suministrado por Daiken y tiene una grosor de 150 micrones. La capa conductiva interior 16 es ETFE conductiva vendida por Daiken y tiene una grosor de 50 micrones. Estas se encuentran coextruidas utilizando los siguientes establecimientos de extrusor, con el Extrusor 1 utilizado para extruir la capa conductiva interior, el Extrusor 2 la capa de barrera, el Extrusor 3 la segunda capa adhesiva compatibilizante, el Extrusor 4 la primera capa adhesiva compatibilizante y el Extrusor 5 la capa de nylon. ESPECIFICACIONES DEL PROCESO Establecimientos de Temperatura del Extrusor (°C) Todos los extrusores se establecieron a los parámetros listados arriba y las velocidades de los extrusores se ajustaron para cumplir el grosor de capa previamente referido. La capa de ETFE rellena de carbono actúa como una capa conductiva para la tubería de combustible. La capa rellena de carbono es del mismo material que la capa no conductiva de ETFE y en consecuencia se adhiere a ésta. Este ETFE no conductivo actúa como la capa de barrera. Cuando se somete el adhesivo a cizallamiento tiene un efecto en su capacidad para adherirse ya sea al nylon 12 o al ETFE. Utilizando dos extrusores para la capa adhesiva cambia la desviación del adhesivo para tener buena adhesión a la capa de nylon a través del extrusor 4 y al ETFE a través del extrusor 3. Este método no se afecta por la presión o velocidad lineal y por lo tanto el proceso es más estable con una gran posibilidad de éxito. El tubo producido resistió fácilmente las pruebas de impacto al frío del estándar industrial sin delaminación y en consecuencia es útil como un tubería de combustible para automóviles. Esto ha sido una descripción de la presente invención, junto con el método preferido de practicar la invención. Sin embargo, la invención en sí debe definirse sólo por las reivindicaciones anexas .

Claims (17)

1. NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la presente invención, se considera como novedad y por lo tanto se reclama como propiedad lo descrito en las siguientes reivindicaciones. 1. Un método para formar un tubo multicapas para la transmisión de hidrocarburo que comprende una capa protectora más exterior, una capa interior de barrera al hidrocarburo y unas capas adhesivas compatibilizantes primera y segunda, caracterizado porque dicha tubería se forma al coextruir simultáneamente las cuatro capas, en donde la primer capa adhesiva compatibilizante se desvía hacia dicha capa protectora y dicha segunda capa adhesiva compatibilizante se desvía hacia dicha capa de barrera.
2. 2. El método según la reivindicación 1 caracterizado porque dicha capa protectora es nylon.
3. 3. El método según la reivindicación 1, caracterizado porque dichas capas adhesivas compatibilizantes primera y segunda se forman a partir del mismo material.
4. 4. El método según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además la coextrusión de una capa conductiva más profunda adherida a dicha capa de barrera .
5. 5. El método según la reivindicación 2, caracterizado porque dicha capa de barrera es un fluoropolímero .
6. 6. El método según la reivindicación 5, caracterizado porque dichas capas adhesivas compatibilizantes primera y segunda comprenden una mezcla de nylon y de fluoropolímero.
7. 7. El método según la reivindicación 2, caracterizado porque dicho primer adhesivo compatibilizante es adherente preferentemente a dicha capa de nylon más exterior y dicha segunda capa adhesiva compatibilizante es adherente preferentemente a dicha capa de barrera de hidrocarburo y dichas capas adhesivas compatibilizantes primera y segunda son adherentes entre sí.
8. 8. El método según la reivindicación 6, caracterizado porque dicha primer capa adhesiva compatibilizante tiene un porcentaje mayor en peso de nylon.
9. 9. Un tubo multicapas elaborado de acuerdo al método de la reivindicación 1.
10. 10. Un tubo multicapas elaborado de acuerdo al método de la reivindicación 2.
11. 11. Un tubo multicapas elaborado de acuerdo al método de la reivindicación 3.
12. 12. Un tubo multicapas elaborado de acuerdo al método de la reivindicación 4.
13. 13. Un tubo multicapas elaborado de acuerdo al método de la reivindicación 5.
14. 14. Un tubo multicapas elaborado de acuerdo al método de la reivindicación 6.
15. 15. Un tubo multicapas elaborado de acuerdo al método de la reivindicación 7.
16. 16. Un tubo multicapas elaborado de acuerdo al método de la reivindicación 8.
17. 17. Un tubo multicapas que comprende una capa exterior de nylon y una barrera de ETFE separada por unas capas adhesivas compatibilizantes primera y segunda; caracterizado porque dicha primera capa adhesiva compatibilizante se une a una superficie interna de dicha capa exterior de nylon y a una superficie exterior de dicha segunda capa adhesiva compatibilizante; y dicha segunda capa adhesiva compatibilizante tiene una superficie interna unida a una superficie externa de dicha capa de barrera; en donde dicha primera capa adhesiva compatibilizante comprende una mezcla de nylon y ETFE y es preferentemente adherente a dicha capa de nylon con relación a dicha capa de barrera; en donde dicha segunda capa adhesiva compatibilizante comprende una mezcla de nylon y ETFE y es preferentemente adherente a dicha capa de barrera con relación a dicha capa de nylon.