DESCRIPCIÓN

La presente invención hace referencia a un tubo. Más en particular, la presente invención hace referencia a un tubo con características mejoradas para aplicaciones en la industria automovilística, más en particular para líneas de vacío para servofreno en el sector de la automoción y líneas de combustible y gases de combustión, si bien la invención no se limita necesariamente a dichas aplicaciones.

Las líneas de vacío para servofreno se fabrican, según la técnica conocida, utilizando un plástico técnico, tales como PA12 (Poliamida 12; nomenclatura CAS poli [imino (1-oxo-l, 12-dodecanodiil) ] ) PA 612 (Poliamida 6,12; nomenclatura CAS poli [ imino-1 , 6- haxanodiilimino ( 1 , 12-dioxo-l , 12-dodecanodiil )] ) y TEEE (Elastómero termoplástico de éster-éter) , puesto que dichos materiales tienen características tales como:

a) alta resistencia química a los aceites, y otros agentes presentes en el área del motor,

b) alta flexibilidad para absorber vibraciones del chasis del motor,

c) resistencia al envejecimiento a altas temperaturas, y

d) resistencia al colapso a altas temperaturas. Las composiciones de este tipo, o de otras resinas poliamídicas , pueden contener aditivos de distinta naturaleza tales como pigmentos, como por ejemplo negro de carbón ("carbón black") , estabilizantes antioxidantes y antiozonantes , plastificantes, modificantes antishock, coadyuvantes de proceso, y su combinaciones. Si bien dichos materiales cumplen su función de una manera que se podría calificar como suficientemente correcta, resultaría recomendable disponer de tubos de características mejoradas. Por otra parte, la demanda excesiva de uno de los plásticos antes mencionados lleva con facilidad a restricciones en cuanto a la disponibilidad de los mismos a nivel mundial, lo que lleva aparejado fluctuaciones en el precio de dichos materiales, lo que pone en duda la viabilidad técnico-económica en determinadas aplicaciones. En particular, la PA12 presenta una temperatura de fusión estándar relativamente baja (173±3°C) lo cual es un inconveniente, puesto que, aparte de la evidente limitación de temperaturas, requiere unos dimensionamientos de las tuberías. y soportes mayores y más cuidadosos, para evitar el colapso de la estructura a temperaturas cercanas a la temperatura de fusión estándar. Por su parte, la PA612 resulta más cara, de menor disponibilidad y presenta peores características mecánicas y termomecánicas , lo que hace que los tubos de este material requieran, en ocasiones, de refuerzos metálicos. Por su parte el TEEE presenta un muy mal comportamiento en zonas tensionadas mecánicamente cuando entran en contacto con ozono, incluso si se procede a un templado tras la inserción de los componentes. Por ello, algunos fabricantes han prohibido la utilización de TEEE para aplicaciones de frenos.

Es un objetivo de la presente invención dar a conocer un nuevo material para la realización de tubos para líneas de vacío capaz de garantizar los requerimientos del sector para este tipo de tubos (tales como, por ejemplo, las normas técnicas de fabricantes de automóviles) y que supone una mejora desde el punto de vista mecánico, térmico, de disponibilidad comercial y económico .

De acuerdo con la presente invención, dicho objetivo puede obtenerse mediante un tubo que comprende al menos dos capas concéntricas, en el que la capa más exterior o primera capa está realizada en PA612, y una segunda capa está realizada en PA6, PA66, o PA 6/66.

PA6 es una resina poliamidica con un punto de fusión de 219±3°C.

PA66 es una resina poliamidica con un punto de fusión de 260±3°C.

PA6/66 (por ejemplo a proporción 20/80) es una resina poliamidica con un punto de fusión de 250°C±3°C.

PA6, PA66 y PA6/66 se caracterizan por una buena resistencia térmica, buenas propiedades mecánicas y un coste inferior con respecto a PA612.

De acuerdo con las pruebas realizadas y para la aplicación de la invención, de manera sorprendente, se obtienen resultados notablemente superiores con PA6, que es la resina de menor punto de fusión de las tres.

La PA6 también es conocida por el nombre CAS poli [imino (1-oxo-l, 6-hexanodiil ) ] .

De manera muy especialmente preferente, la segunda capa interna es inmediatamente adyacente a la primera capa está realizada en PA6.

De acuerdo con las pruebas realizadas, PA612 y PA6, en esta configuración adyacente y para la aplicación citada, son químicamente compatibles en términos de adhesión. Esto hace posible la extrusión del tubo a partir de un sistema de cabezales de extrusión de dos capas, en vez de utilizar un sistema de extrusión con más capas debido a la utilización de adhesivos que serían necesario utilizar en el caso de que ambos materiales no fueran compatibles, lo que no aportaría ningún valor a las características del tubo, pero sí mayor dificultad y coste al proceso de extrusión.

La capa de PA612 utilizada como capa más externa del tubo coincide con uno de los materiales actualmente utilizados para realizar estos tubos y tiene como función proteger a la capa de PA6 contra determinados agentes químicos presentes en el área del motor y contra los cuales la resistencia de la PA6 es claramente mejorable. La PA6 no es actualmente utilizada para este tipo de aplicaciones por su falta de resistencia química, permitiendo la capa externa de PA612 su utilización en esta aplicación en unas condiciones ventajosas en cuanto a características térmicas y mecánicas y precio final. El espesor de la capa externa es, preferentemente, lo más pequeño como sea técnicamente posible realizar a la vez que garantice la resistencia química requerida, puesto que el resto de características de la PA6 (térmicas, mecánicas, disponibilidad comercial y económicas) son superiores.

Por lo tanto, en una realización especialmente ventajosa de la presente invención es un tubo bicapa en el que la capa más interna es PA6 y la externa PA612.

La presente invención también prevé una realización preferente, consistente en un tubo que comprende al menos cuatro capas concéntricas, siendo la capa más externa del tubo o primera capa una capa de PA612, y la capa interna inmediatamente adyacente a ésta o segunda capa, una capa de PA6, la tercera capa, inmediatamente adyacente a la citada segunda capa, de PA6 una capa de PA612, y la cuarta capa más interna inmediatamente adyacente a la tercera capa de PA612, una capa de PA12. Más preferentemente, dicha capa de PA12 es la capa más interna del tubo.

Esta realización es adecuada cuando se quiere mejorar la resistencia química del tubo. En particular, la capa de PA12 (material actualmente utilizado para los tubos de servofreno) garantiza una resistencia química superior a la de la PA6 para los gases que corren por su interior, generados en la combustión. En esta configuración de cuatro capas, la capa de PA6.12 es utilizada además como un adhesivo entre la PA6 y la PA12, puesto que estos compuestos no son químicamente compatibles. Además la PA6.12 presenta características mecánicas, térmicas y químicas adecuadas y el tubo puede generarse por extrusión.

También sería posible, de acuerdo con la invención, utilizar un tubo de únicamente tres capas prescindiendo de la capa más interior de PA12, puesto que la PA6.12 presenta también resistencia a los gases de combustión, si bien no presenta el mismo nivel de desempeño y estabilidad que la PA12.

La presente invención también prevé realizaciones multicapa en las que capas intermedias se sitúan entre la primera y la segunda capa (que en dicho caso, preferentemente, será la capa más interna del tubo) . Dicho material puede ser un material compatible con la primera y la segunda capa que proporcione propiedades mejoradas de resistencia mecánica o de efecto barrera a las paredes del tubo. Dicha capa intermedia puede ser de PA66, según la presente invención.

La presente invención también prevé que, ventajosamente, la segunda capa de PA6 presente un espesor de al menos 0,4 mm. Por ejemplo, el espesor puede situarse entre 0,45±0,5 mm y 0,7+0,5 mm. Más preferentemente, para obtener unas propiedades mecánicas mejores el espesor será de al menos 0,65 mm. También preferentemente, el espesor de la pared del tubo será de al menos 1 mm.

Los tubos objeto de la presente invención son especialmente adecuados 'para su uso en aplicaciones de tubos de vacio para servofreno, si bien la invención no se limita necesariamente a dicha utilización. En particular, las realizaciones de dos, tres y cuatro capas son especialmente adecuadas para lineas de transporte de combustible y gases de combustión.

Para la formación de cada capa de un tubo según la presente invención, una composición de resina poliamidica puede comprender junto a ésta, aditivos de diversa naturaleza como pigmentos (por ejemplo, negro de carbón), estabilizantes, antioxidantes y antiozonates , plastificantes , modificantes antishock, coadyuvantes de proceso, cargas minerales, fibra de vidrio.

Para una mejor compresión de la invención, se adjunta a titulo de ejemplo explicativo pero no limitativo, unos dibujos de una realización de la presente invención .

La figura 1 muestra una sección transversal de una primera realización de un tubo según la presente invención .

La figura 2 muestra una sección transversal de una segunda realización de un tubo según la presente invención .

La figura 3 muestra una sección transversal de una tercera realización de un tubo según la presente invención .

La figura 4 muestra una sección transversal de una cuarta realización de un tubo según la presente invención . La figura 1 muestra el corte transversal de un tubo bicapa. El tubo es utilizable para el circuito servofreno de un vehículo y fue obtenido por coestrusión. La primera capa más exterior -1- se realizó en PA6.12. En particular, en el ejemplo se utilizó el material con denominación comercial EVONIK VESTAMID EX9350 proporcionado por Evonik Degussa GmbH. La segunda capa más interior -2- y adyacente a la primera capa exterior -1- está realizada en PA6. En particular, en el ejemplo se utilizó el material con denominación comercial UBE NYLON 1024 JI proporcionado por UBE Engineering Plastics. En el ejemplo mostrado, no existe adhesivo entre ambas capas.

De acuerdo con los estudios realizados, la mejor combinación de propiedades del tubo bicapa para aplicaciones de servofreno se consigue cuando la capa más externa -1- representa entre el 20% y el 40% de espesor total del tubo, y la capa más interna -2- el 80-60% restante correspondiente. En particular, se realizaron mediante extrusión tubos lisos de diámetros externos de 8 y 10 mm, en ambos casos con un espesor de pared de lmm. Los espesores nominales fueron de 0,3±0,05 mm para la capa externa -1- y de 0,7±0,05 mm para la capa interna. También se realizaron tubos de espesor 0,25±0,05 mm para la capa externa y 0,75±0,05 mm para la capa interna. En este último caso, la PA6.12 proporcionada estaba estabilizada al calor y al envejecimiento ambiental y modificada con agentes anti-shock y la PA6 proporcionada estaba plastificada y modificada mediante agentes anti-shock.

La figura 2 muestra una segunda realización de tubo tetracapa obtenido por extrusión. No existen adhesivos entre las capas. Las dos capas más exteriores -1-, -2- están realizadas en los mismos materiales que el tubo del ejemplo de la figura 1. De manera inmediatamente adyacente a la segunda capa -2-, se sitúa una tercera capa -3- de PA6.12, mismo material que el de la primera capa más exterior -1-. Inmediatamente adyacente a la tercera capa -4-, se sitúa una cuarta capa -4-, la más interior, realizada en PA12. En particular, para el ejemplo se utilizó el material cuya designación comercial es UBE UBESTA 3030 JLX1.

De acuerdo con los estudios realizados, la mejor combinación de propiedades del tubo tetracapa para su utilización en aplicaciones de servofreno se consigue cuando la primera capa -1- más exterior es entre un 15% y un 35% del espesor del tubo, la segunda capa -2- entre un 40% y un 60% del espesor del tubo, la tercera capa -3- entre un 10% y un 20% del espesor del tubo, y la cuarta capa entre un 10% y un 20% del espesor total del tubo. Un espesor óptimo de pared para esta aplicación puede ser lmm, la tolerancia dimensional típica del espesor obtenible mediante el proceso de extrusión es de ±0,05 mm. En el caso particular mostrado, se realizaron tubos de diámetros nominales 8 y 10 mm, con espesores de capa de 0,25±5mm para la primera capa -1-, 0,45±5mm para la segunda capa -2-, y 0,15±5mm para cada una de las capas tercera -3- y cuarta -4-.

La figura 3 muestra una tercera realización de tubo tricapa obtenido por extrusión. No existen adhesivos entre las capas. Las capas -1-, -2- y -3- están realizadas en materiales idénticos a los utilizados en las capas de igual numeral del ejemplo de la figura 2.

De acuerdo con los estudios realizados, la mejor combinación de propiedades del tubo tricapa de la figura 3 para su utilización en aplicaciones de servofreno se consigue cuando la primera capa -1- más exterior es entre un 20% y un 40% del espesor del tubo, la segunda capa -2- entre un 40% y un 60% del espesor del tubo y la tercera capa -3- más interior entre un 15% y un 25% del espesor del tubo. En el caso particular mostrado, se realizaron tubos de diámetros nominales 8 y 10 mm, con espesores de capa de 0,25±5mm para la primera capa -1-, 0,55±5mm para la segunda capa -2-, y 0,20±5mm para la tercera capa -3-.

La figura 4 muestra una cuarta realización de un tubo -10- tricapa con una segunda capa o capa interna -11-, una primera capa o capa externa -12- y un capa intermedia -13-, para circuito de vacio de un servofreno de vehículo. El tubo -10- se realizó mediante coextrusión de la siguiente composición a base de resinas poliamídicas :

- capa externa -12- VESTAMID EX9350, de Evonik Degussa GmbH, copoliamida PA6.12 estabilizada al calor y al enve ecimiento ambiental, modificada con agentes antishock, espesor de la capa 0,3±0,05 mm.

- capa interna 11- UBE NYLON 1024JI de UBE Engineering Plastics, poliamida PA6, plastificada y modificada con agente antishock; espesor de la capa 0, 5±0, 05 mm.

- capa intermedia -13-: ZYTEL ST 801 de DuPont poliamida PA66 modificada con agentes antishock; espesor de la capa 0,2±0,05 mm.

Los puntos de fusión de los materiales utilizados en los ejemplos son los siguientes: para PA12, 173±3°C, PA6.12 198±3°C, PA6 219±3°C. No obstante, el parámetro más importante no es éste sino la temperatura estándar de colapso. Dicha temperatura estándar es determinada en las siguientes condiciones: se coloca un trozo de tubo de al menos 300 mm en una cámara climática, aplicando una presión en el interior del tubo de -0,999 bar relativos. Se mantiene la temperatura de la cámara al menos durante una hora, el incremento de temperatura es de máximo 5°C por cada hora, disminuyéndose dicho incremento de temperatura a 3°C en las proximidades de la temperatura de colapso. La determinación acaba cuando el tubo colapsa sobre si mismo.

En el caso de los tubos de 8 mm de diámetro y 1 mm de espesor de los ejemplos de las figuras 1, 2 y 3, la temperatura estándar de colapso fue de al menos 200±3°C para el tubo bicapa con 0,7 mm de capa interna y 0,3 mm de capa externa >180°±3°C para el tubo tricapa de 0,75 mm de capa interna, de 195°C±3°C para el tubo tricapa de 185°C±3°C para el tubo tetracapa. La temperatura estándar de colapso del tubo tricapa de la figura 4 fue de 183±3°C. Esto significa una mejora de hasta más de 30°C sobre los tubos conocidos de PA12 y PA612 de la técnica actual. Además, la temperatura de colapso de los tubos tricapa y cuatricapa puede ser aumentada aumentando el espesor de la capa de PA6 hasta los 0,7 mm. En particular, la misma prueba realizada sobre tubos de tipo conocido, de las mismas dimensiones que el ejemplo, arrojó los siguientes resultados: 165-170±3°C para tubo de PA12 y 175±3°C para tubo de PA6.12.

Para los tubos de los ejemplos anteriores, se realizó igualmente los tests requeridos por las normas de diferentes fabricantes automovilísticos, siendo los resultados obtenidos satisfactorios. Todos los tubos cumplieron con las características funcionales y de resistencia al envejecimiento descritos en la normativa técnica R52655 (2010) "Brake Booster Lines: Material Requirements" y R82065 "Brake Booster Vacuum Line A SSY Clinched Connections".