CAMPO DE LA INVENCiÓN
El campo de la invención está relacionado con las tuberías para conducción de fluidos y sus procedimientos de fabricación. La presente invención se refiere a una tubería para conducción de un fluido que comprende una capa interior de octeno-1 , una capa de adhesivo y una capa exterior de PVC. Esta invención es aplicable en el sector dedicado a la fabricación de tubos para las piscinas así como para otras aplicaciones en donde haya que transportar cloro.
ANTECEDENTES DE LA INVENCiÓN
Las tuberías para piscinas están fabricadas habitualmente en policloruro de vinilo (PVC). Estas tuberías están constituidas por una espiral de PVC rígido y recubiertas por PVC flexible. Con esta estructura, las tuberías son flexibles, tienen un radio de curvatura bajo,
facilitando de esta forma su aplicación. Debido a su espiral rígida en PVC, resisten a presiones de rotura mínimas de 15 bar a 23°C y a presiones mínimas de 4, 5 bar a 55°C. Las tuberías aguantan presiones de vacío del orden de los 300 mbar. Las propiedades anteriores son propiedades exigidas en la normativa UNE-EN ISO 3994:2012.
El PVC tiene resistencia bastante limitada al cloro, debido a que el PVC está constituido por cloro y por eso tiene una afinidad elevada por el cloro. Como tal, el deterioro de este tipo de tuberías es bastante rápido, lo que da lugar a graves problemas y gastos.
Cuando las tuberías de PVC están en contacto con el cloro, se producen daños en las 30 tuberías de PVC, lo que constituye un problema en el estado de la técnica.
DESCRIPCiÓN DE LA INVENCiÓN
En el Ejemplo 1 se han sumergido muestras de tubería de PVC en una solución de 50 ppm 35 de ácido tricloroisocianúrico durante 30 días y se han pesado las muestras antes y después de sumergir. Después de ese tiempo, se han determinado variaciones de peso entre el 4 y el 11 % para las tuberías hechas en PVC.
Los resultados del Ejemplo 1 demuestran que las tuberías de PVC resultan dañadas tras el
contacto con el cloro, que altera sus propíedades de manera relevante. El daño de las tuberías de plomo tras el contacto con el cloro constituye un problema en el estado de la técnica.
El problema en vista del estado de la técnica más cercano puede definirse como la aportación de una tubería resistente al cloro para conducción de un fluido y la aportación de un procedimiento de fabricación alternativo de una tubería resistente al cloro para conducción de un fluido.
La solución a este problema consiste en proporcionar una tubería resistente al cloro definido en las reivindicaciones de la presente solicitud y proporcionar un procedimiento de fabricación de una tubería resistente al cloro definido en las reivindicaciones de la presente solicitud.
En un aspecto, la presente invención proporciona una tubería termoplástica flexible para conducción de un fluido, que comprende una capa interior (1) de octeno-1 en contacto con dicho fluido y una capa exterior (3) de PVC, estando la capa interior (1) unida a la capa exterior (3) por una capa (2) de adhesivo.
Octeno-1 es un plastómero de base poliolefínica con una elevada resistencia química al 25 cloro manteniendo sus propiedades físicas prácticamente intactas.
Octeno-1 es capaz de resistir al cloro ya que no tiene afinidad por el mismo. Desde el punto de vista de la solubilidad, el cloro es polar y el plastómero de octeno-1 es apolar, la solubilidad entre ellos es muy baja.
En otro aspecto de la invención , dicha capa exterior (3) comprende una espiral (4) de PVC rígido coextrusionado con el PVC flexible.
En otro aspecto de la invención, dicho adhesivo es un polímero anhídrido.
Existe un problema de incompatibilidad entre el PVC y el plastómero de octeno-1.Para solucionar este problema se ha seleccionado un polímero de anhídrido modificado.
En otro aspecto de la invención, dicho fluido es agua que comprende cloro.
En otro aspecto, la presente invención proporciona un procedimiento para fabricar simultáneamente cuatro tuberías para conducción de un fluido, que comprende:
(a) conectar cuatro extrusoras, una extrusora para extruir octeno-1 , una extrusora para extruir un adhesivo, una extrusora para extruir PVC rígido y una extrusora para extruir PVC flexible a un cabezal de extrusión (5) que tiene salida para cuatro perfiles y
(b) extruir simultáneamente sobre cuatro calibradores (6) de paso fijo un perfil (7) de octeno1 para formar una capa interior (1) , un perfil (8) de adhesivo para formar una capa intermedia de adhesivo. un perfil (9) de PVC rigido y un perfil (10) de PVC flexible para formar una capa exterior (3) de PVC, donde dicha capa exterior (3) de PVC comprende una espiral (4) de PVC rígido coextrusionado con el PVC flexible.
El cabezal de extrusión (5) tiene salida para cuatro perfiles, que forman en la zona de calibración cuatro tuberías.
Los calibradores (6) de paso fijo constituyen un nuevo tipo de calibrador respecto al estado de la técnica, más eficiente, más robusto y con mayor capacidad de enfriamiento.
El cabezal de extrusión (5) está preparado para la entrada simultánea de cuatro materiales distintos: el PVC rígido, el PVC flexible, el adhesivo y el plastómero octeno-1.
Se conectan cuatro extrusoras al cabezal de extrusión (5) , una por cada tipo de material y del cabezal saldrán cuatro perfiles que generarán, en la zona de calibración, cuatro tuberías.
En la Figura 4 se puede ver un corte del cabezal de extrusión (5) con el detalle de salida de los cuatro canales de polímero. La alimentación inicial de polímero se realiza por un único canal, que después se divide en dos y, porfin, en los cuatro canales de polimero referidos.
La Figura 5 muestra una mesa de calibración con capacidad para cuatro tuberías.
Una de las características principales de esta mesa de calibración es la capacidad de desplazamiento vertical y horizontal, y la capacidad de desplazamiento manual y automática Los calibradores (6) de paso fijo están fijados a la mesa de calibración. Estos calibradores (6) de paso fijo han sido desarrollados en la presente invención con el objetivo de aumentar la productividad y eficiencia de este proceso de fabricación.
El tipo de calibrador estándar en el estado de la técnica es el calibrador de paso variable (en la Figura 5 se muestran calibradores de paso variable) , constituido por anillas ajustables que sostienen los ejes flexibles. Estas anillas se pueden girar y permiten definir el paso que se necesita, para lo cual se necesita experiencia y mucha práctica por parte de los operarios.
Las principales desventajas identificadas para este tipo de calibradores son:
-Poca capacidad de enfriamiento ya que entre el eje flexible y la superficie interior del calibrador no hay contacto directo con la superficie metálica. Hay una zona de aire que dificulta el enfriamiento directo mediante transferencia de calor por conducción
-Necesidad de ajustes continuos tanto en los inicios de producción como a lo largo de los periodos de producción. Los anillos que sujetan los ejes flexibles se pueden girar y son fijos por tornillos. Con las presiones y temperaturas de trabajo esta fijación cede y necesita de ajustes continuos.
-Necesidad de tener trabajadores altamente cualificados para el continuo ajuste y reajuste de las condiciones óptimas de producción.
-Por los motivos indicados se genera un promedio del 5% de desperdicio en toda la producción realizada. Además, estos desperdicios son de muy difícil reciclaje por lo que es necesario recurrir (y pagar) a empresas especializadas para ello.
El calibrador (6) de paso fijo no necesita de las anillas de ajuste ya que en la superficie del calibrador se hacen muescas longitudinales con el paso definido y en donde se encajarán los ejes flexibles.
Las principales ventajas de los calibradores de paso fijo son:
-Los inicios de producción son más rápidos ya que el paso ya está definido y no es necesario llevar a cabo ningún ajuste manual ni reajustes a lo largo de la producción, disminuyendo de forma considerable la intervención humana. De esta manera se reduce la generación de desperdicio a lo largo de la producción hasta un 1% y se mejora la calidad del producto final de forma considerable, lo que supone un ahorro del 4% con relación a los calibradores tradicionales de paso variable.
-Aumenta de forma considerable la capacidad de enfriamiento interior de las tuberías ya que el sistema de enfriamiento interior con agua se encuentra más cerca de la superficie exterior. De esta manera se pueden lograr velocidades de producción superiores. Por ejemplo, una tubería de 43 por 50 mm y con un peso de 611 g/m, con calibrador de paso variable puede lograr una velocidad máxima de 120 m/h. Sin embargo, utilizando un calibrador de paso fijo se pueden alcanzar velocidades de 160 m/h.
-La durabilidad de estos calibradores es considerablemente superior a los de paso variable. Los continuos ajustes y reajustes que se hacen en los calibradores de paso variable provocan un deterioro considerable disminuyendo su tiempo de vida en buenas condiciones. Sin embargo, los calibradores de paso fijo no necesitan estos ajustes y reajustes, por lo que tienen un tiempo de vida superior.
En otro aspecto, dicho adhesivo es un polímero anhídrido.
En otro aspecto, dicho fluido es agua que comprende cloro.
BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS
Figura 1. Esquema de un corte de una sección de tubería de PVC con sus respectivas espirales en PVC rígido (PVC-R). La sección de la tubería es circular, en este esquema se representa la sección circular en forma lineal. Figura comparativa, no es de acuerdo a la invención.
Figura 2. Esquema de un corte de una sección de tubería de acuerdo a la invención. La sección de la tubería es circular, en este esquema se representa la sección circular en forma lineal.
Figura 3. Esquema de entrada de cuatro materiales distintos: PVC rígido, PVC flexible, adhesivo y plastómero octeno-1 en el cabezal de extrusión.
Figura 4. Cabezal para la producción de cuatro perfiles.
Figura 5. Esta figura muestra una mesa de calibración para cuatro tuberías, calibradores de paso variable, el cabezal para la producción de cuatro perfiles y los cuatro perfiles sobre cuatro calibradores de paso variable para formar cuatro tuberías. Figura comparativa, no es de acuerdo a la invención.
Figura 6. Calibrador de paso fijo.
MODOS DE REALlZACI6N PREFERENTE Ejemplo 1
Se realizaron varios ensayos de laboratorio con el fin de determinar las propiedades deuna tubería acorde con la invención antes y después de estar en contacto con ácido tricloroisocianúrico durante 30 días.
La tubería acorde con la invención tiene una capa interior de octeno-1 , una capa exterior de PVC, que comprende una espiral de PVC rígido coextrusionado con el PVC flexible, estando la capa interior unida a la capa exterior por una capa de adhesivo polímero anhídrido modificado.
El adhesivo utilizado es un anhídrido modificado con un base polimérica de etileno de vinil 20 acetato (Bynel® 386t de DuPont).
Octeno-1 fue producido en un proceso de polimerización con un catalizador metaloceno.
En paralelo, se realizaron los mismos ensayos con dos muestras en PVC de productos existentes en el mercado. Se ha verificado que la tubería de la invención apenas sufre una variación máxima de peso del 0, 34% mientras que para las otras dos muestras se han determinado variaciones de peso deI4, 1% y del 10, 71%. En la Tabla 1 se resumen algunas propiedades físicas antes y después de aplicar la solución con cloro.
Tabla 1. Estudio de propiedades físicas antes y después de aplicar la solución con cloro.
Antes de aplicar la solución de 50 ppm de ácido tricloroisocianúrico. Después de aplicar la solución de 50 ppm de ácido tricloroisocianúrico. 30 días.
Dureza (Shore Al Tensión (MPa) Alargamiento (%) Dureza (Shore Al Tens ión (MPa) Alargam iento (%)
Tuberra de la invención 85 18, 1 783 87 17, 69 733, 4
Muestra 1 de pve 75 17, 57 431 85 13, 4 301, 1
Muestra 2de pve 74 16, 3 492 81 14, 2 323, 3
Los resultados de la Tabla 1 confirman que los productos tradicionales sólo de PVC resultan dañados tras el contacto con el cloro, que altera sus propiedades de manera relevante. Por el contrario, la tubería de la invención es considerablemente más resistente, y, además de presentar una variación de peso despreciable, también mantiene su flexibilidad (radio de curvatura) y su dureza.
Por tanto, la tubería de la invención es muy superior a las tuberías de PVC existentes en el mercado ya que tanto la dureza, tensión y alargamiento cambian muy poco demostrando 10 que la tubería no es atacada por el cloro, al contrario de lo que ocurre con las tuberías de pvc.
