WO2008046938A1 - Procedimiento y medios para ia fabricación de tuberías moldeadas con estructura craneal microcelular - Google Patents

Procedimiento y medios para ia fabricación de tuberías moldeadas con estructura craneal microcelular Download PDF

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Bernardo Del Carpio Conde
José Fernando LOPEZ DIAZ
José Antonio DE SAJA SAEZ
Miguel Angel Rodriguez Perez
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Bernardo Del Carpio Conde
Lopez Diaz Jose Fernando
De Saja Saez Jose Antonio
Miguel Angel Rodriguez Perez
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Definitions

  • ECM microcellular cranial structure
  • the object of the invention is to obtain pipes, sheets and other profiles of thermoplastic products with a microcellular cranial structure (ECM), whose characteristics of finish, resistance and external appearance significantly improve the products from which they start.
  • ECM microcellular cranial structure
  • the field of the invention is both for the industry related to the production of improved products derived from the extrusion of thermoplastics and the manufacture of auxiliary machinery for the extrusion and modification of said products.
  • thermoplastic extrusion products The technique of introducing cellular material as one of the components of these thermoplastic extrusion products is a known method.
  • Foamed layers reduce the amount of raw material used and therefore the cost of the product.
  • microcellular cells that are characterized by presenting a homogeneous cell structure with cell sizes below 100 microns and cell densities above 10 9 cells per cubic centimeter.
  • the extruded piece is stretched in the direction of the extrusion, this fact causes a molecular orientation of the polymer in said direction.
  • This molecular orientation improves the mechanical properties of the material in the extrusion direction, but decreases the mechanical properties in the directions perpendicular to the extrusion direction.
  • the microcellular structures proposed as a solution to obtain materials with better mechanical properties for a certain amount of product mass have not achieved the expected success.
  • the homogeneous structure of these materials is not optimal from a mechanical point of view and is exceeded by that of multistructured structures in which the density of the material varies from the surfaces of the same towards the interior of continuous form, presenting these materials a continuous skin and a foamed core.
  • This invention resolves the aforementioned difficulties regarding extrusion technology and the technology of manufacturing microcellular structures and allows manufacturing parts with microcellular structures that resemble those of the human skull.
  • control of the process parameters allows the custom design of said structure, characteristics such as the thickness of the solid skins, the average density of the material, the average size of the cell, the molecular orientation and the morphology of the matrix can be controlled solid.
  • thermoplastic pipes, sheets and profiles The generalized method of production of thermoplastic pipes, sheets and profiles is extrusion. Materials based on PVC, PE, PP, PA, PS among others they are manufactured in a standard way using this manufacturing technology.
  • the final product is constituted by several layers of different materials.
  • the final product is constituted by several layers of different materials.
  • the manufacturing technology of this type of materials is based on extrusion, being in this specific case the co-extrusion of several polymers would be necessary.
  • thermoplastic polymer b.- foaming agent c- nucleating agent d.- other additives t.- pipe obtained by extrusion
  • FIGURE 1 Represents a schematic view of the pipe -t- inside the mold -M-.
  • FIGURE 2.- Represents a schematic view of the pipe -t-, inside the mold -M- and the assembly inside the mold -m-.
  • the supplementary mold -ms- is also represented.
  • FIGURE 3.- Represents a schematic view of the microcellular cranial structure (ECM) from a section of a pipe wall -T-.
  • ECM microcellular cranial structure
  • thermoplastic products whether curved or circular planes, in this case we will refer directly to the preferred application made on pipes.
  • Stage 1 The beginning is the manufacture of a pipe -t- of special characteristics, constituted at least by the following elements as raw materials.
  • the basic element is a thermoplastic polymer, such as PVC, PE, PP, etc. or also mixtures thereof, in the amounts suitable for obtaining the desired final product.
  • b.- a chemical foaming agent.
  • these products we can use, among others, azodicarbonamide, bicarbonate, bicarbonate and citric acid mixtures, hygroscopic water-absorbing compounds, etc.) or mixtures thereof.
  • nucleating agent such as talc, calcium carbonate, etc. or mixtures thereof.
  • additives which could even include fillers, reinforcements, process aids, pigments, crosslinking agents, activators of the reaction of the foaming agent, etc.
  • the pipe with these basic compounds is manufactured at a temperature higher than the polymer processing -a- and lower than the decomposition of the foaming agent -b-.
  • the amount of foaming agent -b- introduced into the formulation is much greater than that needed to obtain the final density of the product. This fact will allow to generate a self-pressure during the molding process, this self-pressure will be one of the fundamental causes of the generation of the multistructured structure with foamed skin and the homogeneous cellular structure.
  • the foaming agent -b- is introduced deagglomerated in the starting formulation.
  • Nucleating agents -c- are introduced disaggregated in a proportion of 10 9 particles per cubic centimeter.
  • the dimensions of the pipe -t- will be determined by the dimensions of the final pipe to be obtained -T-.
  • the amount of material used will depend on the dimensions of the final pipe and the target nominal density.
  • the relative density (density of the final pipe divided by the density of the starting pipe) of the pipes that could be manufactured by this process would be between 0.1 and 1.
  • the pipe thus manufactured is calibrated and cooled by conventional means, as an example by means of water tanks, to a temperature sufficient for it to be self-supporting.
  • Standard values of these temperatures would be 50 ° C for PVC and PE and 70 ° C for PP.
  • Stage 2 The pipe thus manufactured is cut into regular sections and inserted into a metal mold -M-.
  • the dimensions of the manufactured tube will be such that they allow its introduction into this mold. Its thickness will be less than the thickness of the pipe to be manufactured and its length will be less than or equal to that of the pipe that is intended to be manufactured. These dimensions are conditioned by the dimensions of the mold and the density of the product of the final pipe.
  • the metal mold -M- is constituted by two concentric pipes -3- and -4- and a circular cover -12-, which is where the pipe -t- is introduced and where it will be extracted already converted into pipe -T- with microcellular cranial structure.
  • the inner diameter of the pipe -3- coincides with the final outer diameter of the pipe -T- that is intended to be manufactured.
  • the outer diameter of the inner pipe -4- of the mold coincides with the final inner diameter of the pipe -T- to be manufactured.
  • the mold includes at one of its ends an n-ring plunger -5- capable of generating pressure.
  • Step 5 At this time the mold -M- containing the pipe -t- is extracted from the heating mold and therefore the cooling of the assembly formed by the thermoplastic polymer -a- begins with the gas that comes from the foaming agent -b .
  • thermoplastic polymer -a- with the gas coming from the foaming agent -b- gas is sufficient to retain the gas during the foaming phase of the embolus annular allows a pressure broth greater than 0.1 GPa / s to be generated which causes the nucleation of the cells produced by the gas within the thermoplastic polymer.
  • the pressure produced inside the mold -M- by the annular plunger is used; since said annular piston -5- moves along the mold -M- and therefore controlling its foaming, at all times by means of pressure.
  • the foaming of the thermoplastic polymer can also be obtained, increased or controlled by means of a third supplementary mold -ms-, provided with a shut-off valve -13-. and conventional heating devices. In this way the 14
  • Step 6 Once the material temperature is sufficient for the material to enter the final solid state, the tube is ejected.
  • the tube thus manufactured has a microcellular cranial structure (ECM).
  • ECM microcellular cranial structure
  • FIG. 3 shows the model of microcellular cranial structure (ECM) obtained.
  • the material Due to the manufacturing process used, the material presents a biaxial orientation of the cellular structure -9- and the base polymer in the areas close to the surface. Due to the high self-pressures generated during the molding process, which can reach 200 bars, the fifteen

Abstract

Procedimiento y medios para la fabricación de tuberias moldeadas con estructura craneal microcelular de los constituidos con polímero termoplástico aditivazo con al menos un agente espumante y un agente nucleante se puede introducir en un molde para bajo temperatura y presión obtener un producto que convenientemente enfriado con ayuda de otro molde para asegurar su dimensión se obtiene un producto final dotado de una estructura craneal microcelular.

Description

PROCEDIMIENTO Y MEDIOS PARA IA FABRICACIÓN DE
TUBERÍAS MOLDEADAS CON ESTRUCTURA CRANEAL
MICROCELULAR
D E S C R I P C I Ó N
Procedimiento y medios para la fabricación de tuberias moldeadas con estructura craneal microcelular (ECM) caracterizado esencialmente por constituirse como un procedimiento adecuado para que partiendo de un perfil termoplástico de extrusión, debido a los diferentes productos añadidos, a la unión de presión y temperatura y al enfriamiento controlado bajo presión, se convierte en un producto final dotado de una estructura craneal microcelular (ECM) .
OBJETO DE LA INVENCIÓN
El objeto de la invención es la obtención de tuberias, láminas y otros perfiles de productos termoplásticos con una estructura craneal microcelular (ECM) , cuyas características de acabado, resistencia y apariencia externa mejoren notablemente los productos de los que parten.
CAMPO DE LA INVENCIÓN
El campo de la invención es tanto para la industria relativa a la producción de los productos mejorados derivados de la extrusión de termoplásticos como el de la fabricación de maquinaria auxiliar para la extrusión y modificación de dichos productos. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
La técnica de introducir material celular como uno de los componentes de estos productos termoplásticos de extrusión es un procedimiento conocido.
Las capas espumadas permiten reducir la cantidad de materia prima utilizada y por tanto el coste del producto.
En los últimos años ha existido un interés creciente en estas estructuras espumadas, y se han realizado numerosas investigaciones y patentes conducentes a la fabricación de estructuras celulares con propiedades mecánicas optimizadas.
Para ello se ha intentado obtener estructuras denominadas microcelulares que se caracterizan por presentar una estructura celular homogénea con tamaños de celda inferiores a las 100 mieras y densidades de celdas por encima de las 109 celdas por centímetro cúbico.
Si bien la tecnología de extrusión está bien implantada y estudiada y sus ventajas son conocidas existen varias desventajas de la misma cuando se utiliza para la fabricación tuberías, perfiles y láminas, especialmente cuando estas estructuras incluyen capas celulares. Entre ellas podemos destacar las siguientes:
La pieza extruida es estirada en la dirección de la extrusión, este hecho provoca una orientación molecular del polímero en dicha dirección. Esta orientación molecular mejora las propiedades mecánicas del material en la dirección de la extrusión, pero hace decrecer las propiedades mecánicas en las direcciones perpendiculares a la de extrusión.
Por ejemplo, en el caso de las tuberías las propiedades mecánicas empeoran en la dirección radial, propiedad esta últimas fundamental en aplicaciones en las que la tubería deba soportar una carga externa, por ejemplo en tuberías enterradas.
Este efecto de orientación en la dirección de extrusión tiene un gran peso cuando la tubería es tri-capa con un core espumado, en este caso para obtener una adecuada tolerancia en el grosor del tubo este es estirado en la dirección de la extrusión
(valores de estirado de hasta el 60% se pueden encontrar en tuberías comerciales), lo que provoca una elongación de las celdas en la dirección de extrusión, esta elongación reduce la resistencia al aplastamiento de la tubería.
Es extremadamente difícil fabricar tuberías celulares monocapas utilizando la tecnología de extrusión. La espumación del producto en la boquilla de la extrusora es un proceso complejo y de difícil control y que suele dar lugar a estructuras celulares de tamaños superiores a las 150 mieras, este hecho reduce de manera considerable la calidad superficial del producto. Además en la fabricación de tuberías por extrusión el enfriado del tubo se realiza desde el exterior del mismo por lo que el crecimiento de la estructura celular en la pared interna al tubo es una tarea muy compleja.
Por otro lado, las estructuras microcelulares propuestas como solución para obtener materiales con mejores propiedades mecánicas para una determina cantidad de masa del producto no han alcanzado el éxito esperado. Por una parte, porque son extremadamente difíciles de fabricar mediante la tecnología de extrusión, por otra porque la estructura homogénea de estos materiales no es la óptima desde el punto de vista mecánico y se ve superada por la de estructuras multiestructuradas en las que la densidad del material varia desde las superficies del mismo hacia el interior de forma continua, presentando estos materiales una piel continua y un core espumado.
Dentro de este campo existen varias patentes que han intentado resolver parte de estos problemas, pero sin ningún éxito y siempre por vias totalmente diferentes a las descritas en esta invención, como pueden ser:
- Martini-Vvedensky, J. E. et al. U.S. Patent 4 473 665 (1984)
- Cha, S. W. et al. U.S. Patent 5 158 986 (1993)
- Colton, J. S. et al. U.S. Patent 5 160 674 (1992)
- Park, CB. et al. US. Patent 5 866 053 (1999) - Suh, N. P. et al. U.S. Patent 6 005 013
- Park, CB. et al. U.S. Patent 6 051 174 (2000)
- Baldwin, D. F. et al. U.S. Patent
- Cha, S. W. et al. European Patent 580 777 (2002) - Anderson, J. R. et al. U.S. Patent β 376 059
(2002)
- Xu, J., U.S. Patent 6 322 347 (2001)
- Burnham, T. A. et al. European Patent EP0923443B1 (2002)
- Blizard, K. G. et al. U.S. Patent 6 294 115.
En ningún caso tienen relación directa con la presente invención que desarrolla una metodología de fabricación de piezas moldeadas estructuradas con estructura craneal diseñada a medida para fabricar un producto novedoso y con excelentes propiedades mecánicas para un bajo peso.
Esta invención resuelve las dificultades mencionadas referentes a la tecnología de extrusión y a la tecnología de fabricación de estructuras microcelulares y permite fabricar piezas con estructuras microcelulares que se asemejan a las del cráneo humano.
El control de los parámetros del proceso permite el diseño a medida de dicha estructura, se pueden controlar características como el espesor de las pieles sólidas, la densidad media del material, el tamaño promedio de la celdilla, la orientación molecular y la morfología de la matriz sólida.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
El método generalizado de producción de tuberías, láminas y perfiles de termoplásticos es la extrusión. Materiales basados en PVC, PE, PP, PA, PS entre otros se fabrican de manera estándar utilizando esta tecnología de fabricación.
Para ciertas aplicaciones es conveniente que el producto final este constituido por varias capas de diferentes materiales. Por ejemplo en el caso de las tuberías existen en el mercado tuberías tri-capa constituidas por una capa central que puede ser un producto espumado o un producto cargado y capas interna y externa fabricadas en un plástico continuo cargado o no . De nuevo la tecnología de fabricación de este tipo de materiales se basa en la extrusión, siendo en este caso específico necearía la co-extrusión de varios polímeros.
La posibilidad de introducir material celular como uno de los componentes de estos productos es un procedimiento conocido. Las capas espumadas permiten reducir la cantidad de materia prima utilizada y por tanto el coste del producto. En los últimos años ha existido un interés creciente en estas estructuras espumadas, y se han realizado numerosas investigaciones y patentes conducentes a la fabricación de estructuras celulares con propiedades mecánicas optimizadas. Para ello se ha intentado obtener estructuras denominadas microcelulares que se caracterizan por presentar una estructura celular homogénea con tamaños de celda inferiores a las 100 mieras y densidades de celdas por encima de las 109 celdas por centímetro cúbico.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS. Para complementar la descripción que de la invención se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la misma, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma dos hojas de planos, en las que con idénticas referencias se indican idénticos elementos y donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente :
a.- polímero termoplástico b.- agente espumante c- agente nucleante d.- otros aditivos t.- tubería obtenida por extrusión
T.- tubería final con estructura celular craneal
M.- molde metálico
3.- tubería concéntrica exterior del molde -M-
4.- tubería concéntrica interior del molde -M-. 5.- émbolo anular
6.- válvulas de evacuación del aire m.- segundo molde de calentamiento
7.- sistema hidráulico de presión
12.- tapa de cierre del molde -M- 9.- superficie exterior de la tubería -T- de microcélulas orientadas
10.- zona media de la tubería -T-de microcélulas orientadas y densa.
11.- zona interior de la tubería -T- de baja densidad sin orientación ms . - molde suplementario
13.- válvula de cierre/apertura del molde suplementario -ms- FIGURA 1.- Representa una vista esquemática de de la tuberia -t- dentro del molde -M-.
FIGURA 2.- Representa una vista esquemática de la tubería -t- , dentro del molde -M- y el conjunto dentro del molde -m- . También se representa el molde suplementario -ms-.
FIGURA 3.- Representa una vista esquemática de la estructura craneal microcelular (ECM) procedente de una sección de una pared de la tubería -T-.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN.
Si bien se trata de un método generalizado para la producción de cualquier perfil de productos termoplásticos, ya sean planos curvos o circulares, en este caso nos vamos a referir directamente a la aplicación preferente realizada sobre tuberías.
Dentro del proceso de fabricación aplicado a este caso particular de fabricación de tuberías podemos distinguir varias etapas.
Etapa 1. El comienzo es la fabricación de una tubería -t- de características especiales, constituida al menos por los siguientes elementos como materias primas.
a.- el elemento básico es un polímero termoplástico, como puede ser PVC, PE, PP, etc. o también mezclas de los mismos, en las cantidades adecuadas para la obtención del producto final deseado.
b.- un agente espumante químico. Dentro de la amplia variedad de estos productos podemos utilizar entre otros la azodicarbonamida, bicarbonato, mezclas de bicarbonato y ácido cítrico, compuestos higroscópicos que absorben agua, etc.) o mezclas de los mismos.
c- un agente nucleante, como puede ser talco, carbonato calcico, etc. o mezclas de los mismos.
d.- otros aditivos, que incluso podrían incluir cargas, refuerzos, ayudantes de proceso, pigmentos, agentes de reticulación, activadores de la reacción del agente espumante, etc.
La tubería con estos compuestos básicos se fabrica a una temperatura superior a la de procesado del polímero -a- e inferior a la de descomposición del agente espumante -b- .
La cantidad de agente espumante -b- introducido en la formulación es muy superior a la que se necesitarla para obtener la densidad final del producto. Este hecho va a permitir generar una auto- presión durante el proceso de moldeado, esta autopresión va a ser una de las causas fundamentales de la generación de la estructura multiestructurada con piel de espumado y de la estructura celular homogénea . El agente espumante -b- se introduce desaglomerado en la formulación de partida.
Los agentes nucleantes -c- se introducen desaglomerados en proporción de 109 partículas por centímetro cúbico.
Las dimensiones de la tubería -t- vendrán determinadas por las dimensiones de la tubería final a obtener -T-.
La cantidad de material utilizado dependerá de las dimensiones de la tubería final y de la densidad nominal objetivo. La densidad relativa (densidad de la tubería final dividida entre la densidad de la tubería de partida) de las tuberías que se podrían fabricar por este proceso estaría entre 0.1 y 1.
La tubería así fabricada se calibra y enfría por medios convencionales, como ejemplo mediante tanques de agua, hasta una temperatura suficiente para que pueda ser autoportante .
Valores estándar de estas temperaturas serían, 50° C para el PVC y el PE y 70° C para el PP.
Etapa 2. La tubería así fabricada se corta en tramos regulares y se introduce en un molde metálico -M-.
Las dimensiones del tubo fabricado serán tales que permitan su introducción en este molde. Su espesor será inferior al espesor de la tubería a fabricar y su longitud será menor o igual que el de la tubería que se pretende fabricar. Estas dimensiones vienen condicionadas por las dimensiones del molde y por la densidad del producto de la tubería final .
El molde metálico -M- esta constituido por dos tuberías concéntricas -3- y -4- y una tapa circular -12-, que es por donde se introduce la tubería -t- y por donde será extraída ya convertida en tubería -T- con estructura craneal microcelular .
El diámetro interior de la tubería -3- coincide con el diámetro exterior final de la tubería -T- que se pretende fabricar.
El diámetro exterior de la tubería interior -4- del molde coincide con el diámetro interior final de la tubería -T- a fabricar.
La diferencia de radios entre la parte interior del molde exterior -3- y la parte exterior del molde interior -4- coincide con el espesor final de la tubería -T- a fabricar.
El molde incluye en uno de sus extremos u n embolo anular -5- capaz de generar presión.
También incluye el molde, generalmente en la parte opuesta al embolo anular -5-, una tapa de cierre -12- con una válvula de evacuación de aire -6.
Una vez que se ha introducido la tubería -t- en el molde, este se cierra. 13
gaseoso. La presión del embolo anular -5- se mantiene hasta que todo el gas que proviene del agente espumante -b- se ha generado.
Etapa 5. En este momento el molde -M- que contiene la tubería -t- se extrae del molde de calentamiento y por tanto comienza el enfriamiento del conjunto formado por el polímero termoplástico -a- con el gas que proviene del agente espumante -b .
Una vez que la temperatura del conjunto alcanza un valor para el cual la viscosidad del conjunto formado por el polímero termoplástico -a- con el gas que proviene del agente espumante -b- gas es suficiente para retener el gas durante la fase de espumación el embolo anular permite que se genere un calda de presión mayor que 0.1 GPa/s lo que provoca la nucleación de las celdillas producidas por el gas en el seno del polímero termoplástico.
Para obtener la espumación del polímero termoplástico -a- en la medida adecuada, se utiliza la presión producida en el interior del molde -M- por el embolo anular; ya que dicho émbolo anular -5- se desplaza a lo largo del molde -M- y por tanto controlando la espumación de la misma, en todo momento por medio de la presión.
La espumación del polímero termoplástico también se puede obtener, aumentar o controlar por medio de un tercer molde suplementario -ms-, provisto de una válvula de cierre -13-. y dispositivos calefactables convencionales. De esta forma la 14
expansión puede ser más rápida y además utilizarse para obtener otro tipo de perfil
Etapa 6. Una vez que la temperatura del material es suficiente para que el material pase al estado definitivo sólido se procede a la expulsión del tubo
-T- ya configurado con la nueva estructura craneal microcelular (ECM) , y para ello se puede aplicar presión al embolo anular -5- y abrir la tapa de cierre -12- del molde -M-.
En el caso de utilizarse un molde suplementario -ms-, cuando el perfil realizado pase al estado definitivo sólido, se extrae por medios convencionales.
El tubo asi fabricado presenta una estructura craneal microcelular (ECM) .
En la figura 3 se representa el modelo de estructura craneal microcelular (ECM) obtenida.
En ella se aprecian las diferentes densidades del producto que varia a lo largo de su espesor, siendo cercana a la del polímero de partida en las superficies y reduciéndose progresivamente hacia el interior del tubo.
Debido al proceso de fabricación utilizado, el material presenta en las zonas cercanas a la superficie una orientación biaxial de la estructura celular -9- y del polímero base. Debido a las elevadas auto-presiones generadas durante el proceso de moldeo, que pueden alcanzar los 200 bares, el 15
material presenta una excelente calidad superficial. Más hacia el interior de la estructura del tubo -T- se aprecia una zona densa orientada -10-, presentando la zona central del tubo -T- una zona de baja densidad sin orientación -H-.
También es importante reseñar que el procedimiento asi descrito es aplicable no sólo a productos poliméricos y poliuretanos, sino además a productos metálicos y cerámicos.
Descrita suficientemente la naturaleza de la invención, asi como la manera de llevarse a la práctica, debe hacerse constar que las disposiciones anteriormente indicadas y representadas en los dibujos adjuntos son susceptibles de modificaciones de detalle en cuanto no alteren sus principios fundamentales, establecidos en los párrafos anteriores y resumidos en las siguientes reivindicaciones.

Claims

16
R E I V I N D I C A C I O N E S
Ia.- Procedimiento y medios para la fabricación de tuberías moldeadas con estructura craneal microcelular caracterizado esencialmente porque el procedimiento comienza por la fabricación de una tubería -t- de características especiales, constituida al menos por los siguientes elementos como materias primas:
a.- polímero termoplástico, como puede ser PVC, PE, PP, o también mezclas de los mismos, en las cantidades adecuadas para la obtención del producto final deseado.
b.- un agente espumante químico, como azodicarbonamida, bicarbonato, mezclas de bicarbonato y ácido cítrico, compuestos higroscópicos que absorben agua, o mezclas de los mismos.
c- un agente nucleante, como puede ser talco, carbonato calcico, o mezclas de los mismos.
d.- otros aditivos, que incluso podrían incluir cargas, refuerzos, ayudantes de proceso, pigmentos, agentes de reticulación, activadores de la reacción del agente espumante .
2a.- Procedimiento y medios para la fabricación de tuberías moldeadas con estructura craneal microcelular caracterizada por la Ia reivindicación y además porque la tubería constituida por estos 17
compuestos básicos se fabrica a una temperatura superior a la de procesado del polimero -a- e inferior a la de descomposición del agente espumante -b-.
3a.- Procedimiento y medios para la fabricación de tuberias moldeadas con estructura craneal microcelular caracterizada por las reivindicaciones Ia y 2a y además porque la cantidad de agente espumante -b- introducido en la formulación es muy superior a la que se necesitarla para obtener la densidad final del producto y además es introducido desaglomerado .
4a.- Procedimiento y medios para la fabricación de tuberias moldeadas con estructura craneal microcelular caracterizado por las reivindicaciones Ia, 2a Y 3a y además porque los agentes nucleantes -c- se introducen desaglomerados en proporción de 109 partículas por centímetro cúbico.
5a.- Procedimiento y medios para la fabricación de tuberias moldeadas con estructura craneal microcelular caracterizada por las reivindicaciones anteriores y también porque las dimensiones de la tubería -t- así fabricada están determinadas por las dimensiones de la tubería final a obtener -T-, estando la cantidad de material utilizado en la fabricación de la tubería -t- en relación directa con las dimensiones de la tubería final -T- y por tanto de la densidad nominal objetivo; estando la densidad relativa obtenida entre 0.1 y 1. 18
6a.- Procedimiento y medios para la fabricación de tuberias moldeadas con estructura craneal microcelular caracterizada por que la tubería -t- asi fabricada se calibra y enfria por medios convencionales, como ejemplo mediante tanques de agua, hasta una temperatura suficiente para que pueda ser autoportante siendo valores estándar de estas temperaturas 50° C para el PVC y el PE y 70° C para el PP.
7a.- Procedimiento y medios para la fabricación de tuberias moldeadas con estructura craneal microcelular caracterizado porque la tubería -t-, fabricada de acuerdo con las reivindicaciones Ia a 6a es cortada en tramos regulares y se introduce en un molde metálico -M-, estando este molde metálico constituido por dos tuberias concéntricas -3- y -4- y una tapa circular -12-, con una o varias válvula de evacuación de aire -6-; incluyendo en la tapa opuesta un embolo anular -5- capaz de generar presión.
8a.- Procedimiento y medios para la fabricación de tuberias moldeadas con estructura craneal microcelular , caracterizado por la reivindicación 7a y además porque el diámetro interior de la tubería -3- coincidente con el diámetro exterior final de la tubería -T- que se pretende fabricar y el diámetro exterior de la tubería interior -4- del molde coincide con el diámetro interior final de la tubería -T- a fabricar; coincidiendo la diferencia de radios entre la parte interior del molde exterior -3- y la parte exterior del molde interior con el espesor final de la tubería -T- a fabricar. 19
9a.- Procedimiento y medios para la fabricación de tuberias moldeadas con estructura craneal microcelular caracterizado por las reivindicaciones Ia a 6a y además porque las dimensiones del tubo fabricado -t- serán tales que permitan su introducción en el molde -M-, siendo su espesor inferior al espesor de la tubería a fabricar -T- y su longitud será menor o igual que el de la tubería -T- que se pretende fabricar estando estas dimensiones también condicionadas por las dimensiones del molde - M- y por la densidad del producto de la tubería final .
10a.- Procedimiento y medios para la fabricación de tuberias moldeadas con estructura craneal microcelular caracterizado por la reivindicación Ia y 7a y además porque en determinados casos en vez de introducir la tubería -t- en el molde -M-, se introduce el producto con el que se fabrica la tubería en estado plástico.
11a.- Procedimiento y medios para la fabricación de tuberias moldeadas con estructura craneal microcelular, caracterizado por la reivindicación 7a y además porque el molde -M-, que tiene en su interior la tubería -t- se transporta hasta un segundo molde -m- que va a permitir el calentamiento del primero estando este segundo molde en el que se inserta el primero, a una temperatura superior a las de descomposición del agente espumante -b- que se ha introducido en la formulación de la tubería -t~. 20
12a.- Procedimiento y medios para la fabricación de tuberías moldeadas con estructura craneal microcelular caracterizado por las reivindicaciones 7a, 8a, 9a y 10a y además porque una vez que el molde -M- que contiene la tubería -t- se ha situado en este segundo molde -m- de calentamiento se conecta el embolo anular -5- al sistema hidráulico -7- que va a permitir desplazar dicho embolo a lo largo del primer molde -M- y cuando la temperatura de la tubería -t- es superior a la temperatura de reblandecimiento del polímero base -a-, el embolo anular -5- se acciona deformando el material fundido y comprimiéndolo, continuando este proceso hasta que se extrae todo el aire que haya quedado atrapado durante la deformación del tubo por medio de las válvulas de escape -6-.
13a.- Procedimiento y medios para la fabricación de tuberías moldeadas con estructura craneal microcelular caracterizado por la reivindicación 11a y además porque debido a la temperatura y la presión, el agente espumante -b- comienza a pasar al estado gaseoso, manteniendo la presión del embolo anular -5- hasta que todo el gas que proviene del agente espumante -b- se ha generado.
14a.- Procedimiento y medios para la fabricación de tuberías moldeadas con estructura craneal microcelular caracterizado esencialmente por la reivindicación 12 a y además porque una vez que la temperatura del conjunto alcanza un valor para el cual la viscosidad del conjunto formado por el polímero termoplástico -a- con el gas que proviene del agente espumante -b- es suficiente para retener 21
el gas durante la fase de espumación por medio del embolo anular -5- se permite que se genere un caida de presión mayor que 0.1 GPa/s lo que provoca la nucleación de las celdillas producidas por el gas en el seno del polímero termoplástico.
15a.- Procedimiento y medios para la fabricación de tuberias moldeadas con estructura craneal microcelular caracterizado por la reivindicación 14a y además porque la espumación del polímero termoplástico también se puede obtener, aumentar o controlar por medio de un tercer molde suplementario -ms-, provisto de una válvula de apertura/cierre -13- y dispositivos calefactables convencionales, conectado al molde -M-
16a.- Procedimiento y medios para la fabricación de tuberias moldeadas con estructura craneal microcelular caracterizado por la reivindicación 15a y además porque el molde suplementario -ms-, permite la obtención de diferentes perfiles en función de su diseño
17a.- Procedimiento y medios para la fabricación de tuberias moldeadas con estructura craneal microcelular caracterizado por las reivindicaciones 7a a 13a y además porque el molde -M- que contiene ya la tubería moldeada con estructura craneal microcelular (ECC) -T- se extrae del molde de calentamiento -m- y comienza el enfriamiento del conjunto formado por el polímero termoplástico -a- con el gas que proviene del agente espumante de forma que cuando la temperatura del material es suficiente para que el material pase al estado definitivo sólido 22
se procede a la expulsión del tubo -T- ya configurado con la nueva estructura craneal microcelular (ECM) , abriendo la tapa de cierre -12- y aplicando presión al embolo anular -5- .
18a.- Procedimiento y medios para la fabricación de tuberías moldeadas con estructura craneal microcelular caracterizado por las reivindicaciones anteriores y además porque el tubo -T- asi fabricado presenta una estructura craneal microcelular (ECM) . En la que se aprecia en las zonas cercanas a la superficie una orientación biaxial de la estructura celular -9- y del polímero base, más hacia el interior de la estructura del tubo -T- se aprecia una zona densa orientada -10-, presentando la zona central del tubo -T- una zona de baja densidad sin orientación -11- y debido a las elevadas auto- presiones generadas durante el proceso de moldeo, que pueden alcanzar los 200 bares, el material presenta una excelente terminación superficial.
19a.- Procedimiento y medios para la fabricación de tuberías moldeadas con estructura craneal microcelular caracterizado por las reivindicaciones anteriores y además por que este procedimiento es aplicable a cualquier otro producto termoplástico de extrusión, incluidos perfiles planos o no cilindricos, simplemente modificando la forma de los moldes -m-, -M-, y -ms-.
20a.- Procedimiento y medios para la fabricación de tuberías moldeadas con estructura craneal microcelular caracterizado esencialmente por las anteriores reivindicaciones y además porqués 23
procedimiento es aplicable a todo tipo de productos poliméricos, poliuretanos, metálicos o cerámicos.
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