MXPA01003269A - Cuerpos de rotacion huecos y su proceso de fabricacion. - Google Patents

Abstract

La invencion se refiere a un cuerpo de rotacion hueco (1) cuya pared comprende una primera zona interna (a) constituida al menos sobre su periferia externa de un material organico termoplastico A, unico, y una segunda zona que incluye una primera parte (b) acomodada en la continuidad de la primera zona (a), y constituida de un material termoplastico identico al material A y de hilos de vidrio continuos incrustados en el material termoplastico y una segunda parte (c) que forma la periferia externa del cuerpo hueco Y constituida unicamente de material termoplastico. De acuerdo a la invencion, la pared presenta una proporcion de tasa volumetrica de vacio, Vv inferior a 0.5%, de preferencia inferior a 0.2%.

Description

CUERPOS DE ROTACIÓN HUECOS Y SU PROCESO DE FABRICACIÓN Descripción de la Invención La presente invención está relacionada a un cuerpo de rotación hueco a base de un material orgánico termoplástico, en el cual se embuten, estando enrollados helicoidalmente alrededor de su eje, hilos de vidrio continuos . Aunque ésta no esté limitada a una aplicación tal, la invención será más particularmente descrita con referencia a la fabricación de tubos de todos tipos, principalmente a aquellos destinados a transportar fluidos bajo presión. Otra aplicación interesante es la fabricación de depósitos destinados a contener fluidos, principalmente bajo presión. Los materiales plásticos han sido ya ampliamente utilizados para este tipo de fabricación, pero, para resistir las altas presiones encontradas, la pared de los tubos fabricados tiene necesariamente un espesor muy grande. Este gran espesor muy grande confiere a los tubos un peso considerable. Con el fin de reducir el peso de tales tubos, se ha propuesto ya reforzarlos por medio de fibras de reforzamiento colocadas en su superficie. Una solución tal ha sido principalmente considerada por la patente Británica GB-A-2 , 077 , 880 , que describe un tubo compuesto constituido de un mandril extruido de PVC o de polipropileno, inmediatamente recubierto, en el sentido axial, de hilos de vidrio continuos impregnados de una resina termoplástica, sobre los cuales se enrollan de manera helicoidal hilos de vidrio continuos impregnados de una resina termoendurecible, estando éstos últimos recubiertos de una capa de resina termoplástica . Además del hecho de que la fabricación de estos tubos en forma continua es de una complejidad considerable y costosa, el periodo de vida, de estos tubos es muy corto. En efecto, los diferentes materiales anteriormente indicados que los constituyen se deslaminan entre ellos rápidamente, lo que disminuye rápidamente su resistencia al astillado o explosión. Es por esto que la patente Europea EP-A-0697553 ha propuesto otro tipo de tubo compuesto, constituido de un mandril extruido de material plástico en el seno del cual se dispersan fibras de reforzamiento cortas, paralelamente a su eje, y alrededor del cual las fibras de reforzamiento continuas con enrolladas helicoidalmente.

Se comprueba que las fibras cortas se descalzan muy rápidamente del mandril extruido, lo que crea puntos iniciales de ruptura en el interior de éstos, puntos que se propagan rápidamente. Por consecuencia, la resistencia a la explosión o astillado del tubo es rápidamente disminuida. Para garantizar una resistencia a la explosión o astillado a largo plazo mínima, principalmente respetando las normas en vigor, es entonces necesario compensar las propagaciones rápidas de las rupturas que aumentan al nuevo espesor del mandril extruido, lo que induce un aumento del peso significativo del tubo. Además, incluso si una resistencia al astillado o explosión a largo plazo, mínima, es garantizada, de las fibras cortas, una vez descalzadas, éstas aparecen en la superficie interior del mandril. Y mientras que el fluido destinado a ser transportado por el tubo es el agua, los criterios alimentarios a los cuales debe corresponder el tubo ya no son cumplidos, puesto que las fibras cortas aparentes arriesgan con contaminar dicho fluido. El objetivo de la presente invención es pues paliar los inconvenientes anteriormente indicados, y principalmente proponer un tubo del tipo anteriormente indicado que sea ligero y que presente resistencia al astillado o explosión a largo plazo. Por este hecho, la invención tiene por objeto un cuerpo de rotación hueco destinado principalmente a contener un fluido bajo presión, comprendiendo la pared del cuerpo de acuerdo a su espesor: una primera zona donde la periferia interna está destinada a estar en contacto con el fluido, y donde al menos la periferia externa está constituida por un material orgánico termoplástico A único, y una segunda zona constituida de un material termoplástico idéntico al material A, y de hilos de vidrio continuos incrustados en dicho material plástico y enrollados helicoidalmente alrededor del eje longitudinal del cuerpo de rotación hueco, caracterizado porque, la segunda zona comprende según su espesor una primera parte acomodada en la continuidad de la primera zona del cuerpo y constituida por el material termoplástico A, y los hilos de vidrio, y una segunda parte que forma la periferia externa del cuerpo y constituida por el único material termoplástico A, y la pared de dicho cuerpo presenta una proporción volumétrica de vacío Vv inferior a 0.5%, de preferencia inferior a 0.2%. Se precisa que, en el marco de la invención, la tasa o proporción volumétrica de vacío de acuerdo a la invención puede ser medida de manera conocida con la ayuda de un método micrográfico del tipo de análisis de imagen. Conviene pues efectuar varias mediciones locales sobre el cuerpo hueco y realizar un tratamiento estadístico . Es también posible calcular de otro modo la tasa o proporción volumétrica de vacío a partir de una manera global, con la ayuda de la siguiente fórmula: en la cual dth y dr representan respectivamente la densidad teórica y real del cuerpo de rotación. La densidad teórica es calculada a partir de la densidad del vidrio y las diferentes densidades del material orgánico termoplástico A, ponderadas por sus porcentajes relativos. La densidad real es, en cuanto a ésta calculada realizando la relación del volumen real del cuerpo de rotación, medida sobre la masa del cuerpo efectivamente pesada.

La solución responde perfectamente al problema propuesto. Para llegar a ésta, los inventores han sabido primeramente analizar las funciones primordiales a las cuales debe responder un tubo compuesto, y poner en evidencia las lagunas presentadas por los tubos compuestos de acuerdo a la técnica anterior, tales como aquellos mencionados en el preámbulo. Según este análisis, las fibras de refuerzo deben en principio retomar la integridad de los esfuerzos circunferenciales y longitudinales debidos a la presión ejercida por el fluido circulante en el interior del tubo y la zona interna de material orgánico termoplástico debe asegurar la estanqueidad y la compatibilidad química con este mismo fluido. Un simple zunchado de las fibras de refuerzo continuas sobre un mandril elaborado de material orgánico termoplástico debería pues asegurar estas funciones. Ahora bien, los inventores han descubierto que, para asegurar la durabilidad de un tubo compuesto de este tipo, en el tiempo, sería absolutamente necesario tener a la vez una protección eficaz de las fibras y una perfecta adherencia entre los diferentes elementos que lo componen. Éstos han podido así concebir un cuerpo tal como el que se reclama, con una unión entre los diferentes elementos que lo componen, suficientemente íntima para garantizar una duración de vida muy superior a aquellas encontradas anteriormente. Además, la invención permite obtener tubos donde el transporte y la manutención son facilitados en gran medida. De acuerdo a una característica ventajosa de la invención, el material orgánico termoplástico A puede ser una poliolefina del tipo polietileno PE o polipropileno PP, o bien de cloruro de polivinilo (PVC). Estos materiales tienen por ventajas, entre otras, ser químicamente inertes, poder resistir a las temperaturas muy bajas y presentar un bajo costo de venta. La densidad d del material orgánico termoplástico A puede ser variable en el espesor de la pared y puede estar comprendida principalmente entre 0.915 y 0.960 g/cm3. De acuerdo a una variante ventajosa, los hilos de vidrio continuos incrustados en el material orgánico termoplástico forman un ángulo comprendido entre 50 y 55° con el eje de dicho cuerpo. Un acomodo de este tipo permite aumentar incluso la resistencia axial y circunferencial del cuerpo a la presión ejercida por un fluido circulante o contenido en el interior para una misma cantidad de hilos de vidrio continuos, utilizados . De acuerdo a otra variante ventajosa, los hilos de vidrio continuos incrustados en el material orgánico termoplástico forman un ángulo cercano a los 90° con el eje del cuerpo y otros hilos de vidrio continuos están incrustados en el material orgánico termoplástico, estando colocados longitudinalmente a lo largo del eje del cuerpo. La elección de una de estas variantes, de su combinación o de otra variante que se privilegia de un ángulo de enrollamiento de los hilos de vidrio continuos, diferentes, así como de las cantidades respectivas de los hilos de vidrio en la v dirección según la cual éstos son colocados, será para efectuarse en función de los constreñimientos específicos ligados a cada aplicación, tales como la resistencia a la presión, a la ovalización, a la flexión, a la tracción, etc . De preferencia, los hilos de vidrio continuos son repartidos uniformemente en la primera parte de la segunda zona de la pared del cuerpo hueco. Una repartición de este tipo de los hilos en el material orgánico termoplástico aumenta muy favorablemente las propiedades mecánicas del cuerpo y las garantiza a largo plazo. La invención se refiere igualmente a un tubo compuesto constituido del cuerpo de rotación anteriormente definido, revestido de una capa externa de acabado y de protección de material orgánico termoplástico, de preferencia idéntica al material A. La capa de acabado de acuerdo a la invención permite proteger de manera segura el tubo contra las agresiones exteriores, susceptibles de intervenir al momento del almacenamiento, del transporte, de las operaciones de taller y de su utilización. El cuerpo o el tubo de acuerdo a la invención están particularmente adaptados para contener y/o transportar fluidos bajo presión. La invención considera igualmente un procedimiento de fabricación de un cuerpo de rotación hueco donde la pared es a base de un material orgánico termoplástico A, en el cual se incrustan estando enrollados helicoidalmente alrededor del eje del cuerpo, los hilos de vidrio continuos. Según este procedimiento, se realizan, en línea, las siguientes etapas : a) se enrolla de manera helicoidal una cinta en el estado calentado, alrededor de un tubo en rotación, en donde al menos la cara externa de la pared está elaborada a base del material termoplástico A, la cinta está constituida del mismo material termoplástico A y de filamentos de vidrio continuos, incrustados en este material; b) se calienta a una temperatura superior a la temperatura de fusión del material A, una parte de la superficie periférica exterior del tubo revestido de la cinta, en una zona situada inmediatamente con dirección hacia debajo de la zona de contacto entre la cinta y el tubo; c) se aplica una presión local en la parte de la superficie periférica exterior del tubo revestido de cinta, en una zona situada inmediatamente con, dirección hacia debajo de la zona de calentamiento de la etapa c) . Ventajosamente, se aplica simultáneamente a la presión local un enfriamiento. Este procedimiento permite así obtener una muy buena repartición de filamentos de vidrio en el material termoplástico, mediante el empleo de una cinta compuesta y no de un hilo compuesto, tal como se utiliza en la solicitud de patente Europea EP 569,928. Por otra parte, de manera contraria al procedimiento de la invención que practica una etapa de calentamiento y una etapa de compresión/enfriamiento con dirección hacia debajo de la colocación de la cinta, el procedimiento de la solicitud Europea EP 569,928 muestra la necesidad de comprimir y de calentar simultáneamente el hilo compuesto sobre el tubo, al momento de la puesta en contacto con el hilo sobre dicho tubo, para facilitar el encolado de las espiras del hilo entre ellas y para expulsar el aire entre los filamentos del hilo. Mientras que en el procedimiento de la invención, el calentamiento es con dirección hacia abajo, que permite fusionar el material termoplástico del tubo y aquel de la cinta una vez que ésta última está en su sitio, y la presión aplicada igualmente con dirección hacia abajo permite evacuar el aire entre las capas de cinta, pero de ningún modo entre los filamentos de vidrio que están ya contiguos unos con otros, sin presencia de aire en virtud de la naturaleza misma del producto de recubrimiento del tubo, que es la cinta. Además, el procedimiento de la invención es particularmente ventajoso para aplicarse al material termoplástico del tipo poliolefina, porque aunque este material sea de viscosidad elevada, es difícil de ponerlo en operación sobre todo en asociación con las fibras como lo indica la solicitud EP 569,928, el procedimiento consigue perfectamente fusionar el material termoplástico del tubo con aquel del material compuesto de cinta que lo recubre. Hay que recalcar además para esta disposición, que los materiales del tipo poliolefina son ventajosamente de bajo precio de reventa y son compatibles en el plano alimentario. De preferencia, la cinta llega para la etapa A en el estado caliente habiendo sufrido, en una zona situada en proximidad al tubo, una operación de calentamiento en la superficie, a una temperatura superior a la temperatura de reblandecimiento del material A e inferior a su temperatura de degradación. De preferencia todavía, previamente a la etapa a) se realizan, igualmente en línea, las siguientes etapas: se arrastran y se montan los hilos co-mezclados continuos, constituidos de filamentos de vidrio y de filamentos de material A, íntimamente mezclados bajo la forma de al menos una capa de hilos paralelos; se introduce dicha capa de la zona donde ésta es calentada a una temperatura comprendida entre la temperatura de fusión y la temperatura de degradación del material A; se hace pasar la capa calentada en un dispositivo de impregnación de manera para obtener una cinta densificada y laminada de forma más aplanada que aquella de la cinta conforme a la etapa a) ; se introduce la cinta laminada en una zona donde ésta es calentada a una temperatura comprendida entre la temperatura de fusión y la temperatura de degradación del material A, de manera para obtener la cinta de acuerdo a la etapa a) . Según esta variante del procedimiento, es posible utilizar enrollamientos de hilos co-mezclados obtenidos según un procedimiento directo tal como aquel descrito en las patentes EP 0,367,661, WO 98/01751 o EP 0,599,695, hilos que presentan la ventaja de tener un excelente índice de co-mezclado, principalmente gracias a la estabilidad del procedimiento. En el marco de la invención, hay que comprender por «excelente índice de co-mezclado» un índice de co-mezclado cuyo valor medio es inferior a 12. Se precisa que para calcular el valor medio del índice de co-mezclado, se procede de la siguiente manera: se realizan un cierto número de cortes ' transversales sobre una longitud dada del hilo co-mezclado; - se efectúa un mallado de cada uno de los recortes; se mide, para cada malla, con la ayuda de un método micrográfico del tipo de análisis de imagen, la repartición superficial entre los filamentos de vidrio y los filamentos de material orgánico termoplástico; - se calcula, para cada corte, la desviación estándar de las reparticiones superficiales de todas las mallas, que es el índice de co- mezclado del corte considerado; se calcula el valor medio del índice de co- mezclado para todos los cortes. Este excelente índice de co-mezclado induce una excelente repartición de los hilos de vidrio en el material termoplástico paralelamente al eje del cuerpo, con las ventajas que se desprenden, tales como aquellas mencionadas anteriormente. La invención considera finalmente un dispositivo de utilización del procedimiento definido anteriormente. Éste es notable porque comprende: - medios para calentar al menos superficialmente una cinta constituida de hilos de vidrio continuos, incrustados en un material orgánico termoplástico -A, en una zona situada en proximidad de un tubo donde al menos la cara externa de la pared es a base del mismo material A, en rotación alrededor de su eje; - medios para enrollar, de manera helicoidal, la cinta calentada alrededor del tubo en rotación; - medios para calentar a una temperatura superior a la temperatura de fusión del material A, una parte de la superficie periférica exterior del tubo revestido de cinta, en una zona situada inmediatamente con dirección hacia debajo de la zona de contacto entre la cinta y el tubo; - medios para aplicar un presión local sobre la parte de la superficie periférica exterior del tubo revestido de cinta, en una zona situada inmediatamente con dirección hacia debajo de la zona de calentamiento. De acuerdo a una variante preferida, los medios de calentamiento superficial de la cinta comprenden al menos un horno de tipo infrarrojo, que funciona de preferencia con cintas o lámparas reguladas en potencia en función de la temperatura de la cinta calentada superficialmente. Un horno de este tipo tiene la ventaja de ser a la vez funcional sobre el plano energético y fácil de regular.

Ventajosamente, los medios de enrollamiento comprenden una cabeza de remache que facilita la puesta en su sitio de la cinta caliente de acuerdo a la invención. La cabeza de remache es móvil y comandada en rotación; ésta comprende de preferencia tres rodillos de forma hiperboloide, paralelos entre ellos y donde el eje longitudinal es sensiblemente perpendicular a la dirección de deslizamiento de la cinta que es por sí misma paralela al eje de movimiento en pivote de la cabeza de remache. Una configuración de este tipo para la cabeza de remache mejora considerablemente la precisión y la reproducibilidad de la puesta en su sitio de la cinta sobre el tubo. De acuerdo a una característica adicional, los medios de calentamiento del tubo revestido de cinta, comprenden una boquilla de soplado de aire caliente, de sección aproximadamente oblonga. Según otra característica, los medios para aplicar la presión localizada comprenden al menos un rodillo rotatorio puesto en presión por un elevador o gato. Cuando el conjunto de las etapas de acuerdo a la invención es realizado en forma continua a partir de los enrollamientos de los hilos co-mezclados, continuos, obtenidos principalmente mediante un proceso directo, el dispositivo puede comprender además: medios para arrastrar y ensamblar los hilos co- mezclados continuos, constituidos de filamentos de vidrio y de filamentos de material A íntimamente mezclados, bajo la forma de al menos una capa de hilos paralelos; los medios para calentar dicha capa a una temperatura comprendida entre la temperatura de fusión y la temperatura de degradación del material A; - un dispositivo de impregnación de la capa caliente, de manera para obtener una cinta densificada y laminada de forma aplanada; medios para mantener la cinta a una temperatura comprendida entre la temperatura de fusión y la temperatura de degradación del material A, hasta los medios de enrollamiento de la cinta. De acuerdo a esta variante, los medios de enrollamiento y de ensamble comprenden un carrete a partir del cual son desenrolladas las bobinas de hilos co-mezclados, continuos, constituidos de filamentos de vidrio y de filamentos de material A, íntimamente mezclados y al menos un rodillo que asegura la guía de los hilos co-mezclados. Otros detalles y características ventajosas surgirán posteriormente a la lectura de la descripción detallada de un ejemplo ilustrativo pero no limitante de la invención, realizado con referencia a las figuras la a 3c que presentan respectivamente: figura la: una imagen de una parte de un cuerpo hueco de acuerdo a la invención; figuras lb y le: dos cortes micrográficos que visualizan el espesor de la pared del cuerpo hueco de acuerdo a la figura la; figuras 2a a 2e: una representación esquemática general del dispositivo utilizado para la fabricación de cuerpos huecos de acuerdo a la figura la, así como aquellos de diferentes partes de este mismo dispositivo; figuras 3a a 3c: imágenes de cuerpos huecos dados a manera de ejemplos comparativos. La figura la muestra una imagen de la superficie exterior de una parte del cuerpo hueco 1, constituida de un material termoplástico orgánico A, por ejemplo de polietileno, reforzado de hilos de vidrio continuos de acuerdo a la invención, cuyo diámetro exterior es igual a 200 mm. Sobre esta imagen se constata la perfecta homogeneidad de esta parte del tubo sobre toda su altura, en particular con una porción en forma de rombo uniforme. Esta porción es característica de una de las etapas de procedimiento de fabricación de acuerdo a la invención, y revela el ángulo bajo el cual los hilos de vidrio continuos han sido enrollados. El peso de esta parte del cuerpo hueco es igual a aproximadamente 4 kg/m. Las figuras lb y le, son dos cortes micrográficos que visualizan el espesor de la pared de esta parte del cuerpo hueco, obtenidos con la ayuda de un microscopio. En la figura lb, se observa la estructura particular de la parte del cuerpo hueco. Ésta se descompone en el espesor en: una primera zona a interna cuya periferia interna está destinada a estar en contacto con el fluido circulante o almacenado en el cuerpo hueco, esta zona comprende polietileno puro de densidad media aproximadamente igual a 0.955 g/cm3, y donde el índice de fusión (MI) a la temperatura de 190°C y bajo un peso de 5 kg es igual a 0.45; - una segunda zona que comprende polietileno de densidad media aproximadamente igual a 0.952 g/cm3, y donde el índice de fusión (MI) a la temperatura de 190°C y bajo un peso de 2.16 kg, es igual a 18, e hilos de vidrio continuos, uniformemente repartidos a lo largo del eje e incrustados en el espesor de esta zona. La segunda zona se descompone más particularmente en su espesor, por una parte, en una parte b que está acomodada en la continuidad de la primera zona a del cuerpo hueco, y comprende políetileno e hilos de vidrio, y por otra parte, en una parte c que constituye la periferia del cuerpo hueco y que comprende únicamente polietileno. De hecho, a la vista de la figura le que representa una amplificación (x8) localizada de la figura precedente, se percibe claramente que no existe «frontera» visible entre la primera zona a y la parte b de la segunda zona. Esta ausencia de «frontera» revela la perfecta continuidad del material orgánico termoplástico utilizado. Existe pues, en el curso del proceso de fabricación del cuerpo hueco, una perfecta unión entre las dos variedades de polietileno de densidad diferente, como se explica más adelante. Un método de medición, tal como aquel del análisis de imagen descrito anteriormente, permite cuantificar la proporción o tasa volumétrica de vacío de la pared de esta parte del cuerpo hueco 1; ésta es del orden de 0.2%.

La figura 2a es una representación esquemática general del dispositivo que ha sido utilizado para la fabricación de cuerpos huecos de acuerdo a la figura la. Este dispositivo 2 comprende primeramente un bastidor 3 en el interior del cual se fija un motor y su sistema de sincronización de diferentes movimientos, no representados. De este bastidor 3 sale un mandril 4 adaptado para ser puesto en rotación, y cuya sección ha sido expandida mediante inflamiento, de manera para que el tubo extruido 5 de polietileno PE 100, de espesor igual a 5 mm, sea metido a presión sobre éste con un juego cerrado. De este bastidor 3 sale igualmente un árbol 6 cuya rotación asegura el desplazamiento de un conjunto de carro 7 en traslación paralelamente al mandril 4. Este montaje de carro 7 soporta respectivamente una cabeza 71 de remache del material constitutivo de la segunda zona del cuerpo hueco, formado por las partes b y c, un rodillo prensor 72 cuya regulación en altura es asegurada por un elevador o gato hidráulico no representado, una boquilla de inflamiento con aire caliente 73, un recinto calentador 74 y un dispositivo de tensión 75. Con dirección hacia arriba del conjunto de carro 7 se encuentra colocado un carrete 8 a partir del cual se desenrollan las bobinas de hilos co-mezclados continuos 9 constituidos de 800 de vidrio y de 800 filamentos de polietileno íntimamente mezclados. Estos hilos co-mezclados 9 son comercializados bajo la denominación comercial TWINTEX® por la sociedad de VETROTEX, siendo de preferencia la relación en peso en porcentajes, de 60 para el vidrio y de 40 para el polietileno. Una relación de este tipo permite obtener mejor compromiso para la realización de cuerpos huecos, respectivamente entre la facilidad de puesta en operación y los rendimientos mecánicos a la vez, en el sentido longitudinal y transversal. El principio general de funcionamiento de este dispositivo 2 es el siguiente: Los hilos co-mezclados continuos provenientes de las bobinas desenrolladas son primeramente ensamblados bajo la forma de una capa de hilos paralelos entre ellos. Ésta pasa a través del dispositivo de tensión 75, que la pone en tensión, luego en el interior del recinto calentador 74, que será detallado en lo subsecuente. A la salida de este recinto 74, la capa ha sido transformada en una cinta 10 donde la envoltura exterior de polietileno está todavía reblandecida y a una temperatura comprendida entre 150 y 185°C. La cinta 10 desfila enseguida a través de la cabeza de remache 71 y resurge de ésta de manera para ser aplicada convenientemente sobre el tubo 5. La cabeza de remache es desplazada en traslación paralelamente al eje longitudinal del tubo, en tanto que éste último es arrastrado en rotación de manera para enrollar alrededor de éste la cinta, y por lo tanto los hilos de vidrio, de manera helicoidal según un ángulo ventajoso entre 50 y 55° con relación al eje longitudinal, pero que podría también ser aproximado a 90°. El ángulo de enrollamiento depende de la velocidad de desplazamiento del carro y de la velocidad de rotación del tubo. En una zona situada inmediatamente con dirección hacia debajo de la zona de contacto entre la cinta 10 y el tubo 5, una boquilla de inflamiento de aire caliente 73 viene a calentar una parte de la superficie periférica exterior del tubo 5 revestido de la cinta 10, a una temperatura comprendida entre 200 y 240°C. Inmediatamente con dirección hacia debajo de esta zona de calentamiento, el rodillo prensor 72 aplica una presión local sobre la parte de la superficie periférica exterior del tubo 5, revestido de la cinta 10 y calentado, de manera para unir la cinta 10 con el tubo 5. El conjunto de los elementos es montado sobre el carro móvil 7 que se desplaza paralelamente al eje longitudinal del tubo 5, como ya se mencionó anteriormente, llegando a estar este último completamente revestido de la cinta 10 por el desplazamiento de ida y vuelta de carro-- 7. Este desplazamiento es obtenido por el funcionamiento del sistema de sincronización anteriormente indicado. Las diferentes partes del dispositivo van ahora a ser descritas con más detalle, con referencia a las figuras 2b a 2e. El carrete 8 no representado se compone esencialmente de un armazón o chasis que comprende ejes giratorios horizontales que soportan las bobinas de hilos co-mezclados, de acuerdo a la invención, comercializados bajo la denominación comercial TWINTEX . Estos ejes giratorios son frenados por un dispositivo apropiado cuya función es la de regular la tensión de los hilos co-mezclados y evitar que las bobinas no se desenrollen de manera descontrolada. Muy evidentemente, el carrete 8 puede ser fijo o móvil de acuerdo al desplazamiento del carro 7. Esto dependerá principalmente de la longitud del tubo 5 a revestir, de acuerdo a la invención. La figura 2b es una vista detallada en perspectiva del dispositivo de tensión 75 utilizado de acuerdo a la invención. Éste incluye respectivamente, en el sentido indicado por la flecha f que da el sentido de deslizamiento de los hilos co-mezclados 9, una primera placa con ojales 751, una segunda placa perforada 752 paralela a la primera, un rodillo ranurado 753, dos ruedas 754 en contacto, y finalmente un obstáculo 755. La placa con ojales 751 reagrupa los hilos co-mezclados 9 y los guía bajo un ángulo pequeño hacia la placa perforara 752. Ésta los reagrupa por pares y los alinea con el rodillo 753 donde las ranuras mantienen un espacio regular entre los hilos 9, de manera para obtener una capa 91 homogénea después de ser pasados entre las dos ruedas 754 en contacto. Una de estas dos ruedas 754 está provista de un captador de velocidad que mide la velocidad de la capa 91, el contacto entre las ruedas es tal que el arrastre es asegurado sin deslizamiento de la capa 91. El obstáculo 755, en cuanto a éste, reduce la abundancia o hinchazón de los hilos co-mezclados 9, lo que evita cualquier riesgo de adherencia de los hilos de polietileno sobre las paredes llevadas a alta temperatura del dispositivo de calentamiento 74. Como se representa en la figura 2c, el dispositivo de calentamiento 74 incluye dos hornos 741 alineados donde las fuentes de calor son lámparas de infrarrojo 742 reguladas en potencia, y entre las cuales se sitúa un dispositivo de impregnación 743 que, aplastando la capa 91, permite obtener una cinta 10 evacuando por una parte el aire contenido entre los hilos, para densificar el material, y por otra parte, incrustando totalmente los filamentos de vidrio en el material termoplástico A. Esta etapa del procedimiento de la invención contribuye de manera esencial a la pequeña proporción de vacío de la parte b del cuerpo hueco enseguida obtenido. La regulación de los hornos es tal que las temperaturas alcanzadas por la cinta 10 a la salida del horno 741 que está más arriba, es decir el más cercano al dispositivo de tensión 75, están comprendidas entre 170 y 180°C, en tanto que aquellas alcanzadas a la salida del horno que está con dirección más abajo, es decir el más cercano a la cabeza de remache, están comprendidas entre 175 y 185°C. El dispositivo de impregnación 743 está constituido de tres cilindros 744 calentadores, paralelos entre ellos, y colocados en triángulo. El cilindro superior es regulable en altura, de manera que la cinta 10 esté más o menos aplanada. La figura 2d muestra la estructura detallada de la cabeza de remache 71. Esta cabeza 71 incluye un elevador rotatorio 711 con topes, regulable donde la rotación arrastra, por mediación de una cadena de transmisión 712, un rodamiento de bolas 713 circular, solidario de tres rodillos 714 de forma hiperboloide, que pueden ser puestos en rotación sobre ellos mismos. La rotación del gato o elevador rotatorio 711 donde el retroceso es asegurado por dos resortes no representados, permite hacer pivotear venta osamente la cabeza alrededor de un eje paralelo y sensiblemente confundido con el eje mediano de la cinta, en un sentido o en el sentido opuesto, para que ésta se incline hacia el sentido de desplazamiento lineal del carro 7 de manera para evitar la deformación de la cinta en el curso de enrollamiento, estando adaptado el ángulo de inclinación dado a la cabeza, al ángulo deseado de enrollamiento helicoidal de la cinta. Los rodillos 714 son todos calentados y regulados en temperatura de tal suerte que la cinta 10 sea mantenida a una temperatura suficientemente elevada en su salida de la cabeza de remache 71. Esta estructura ventajosa permite tener muy buena precisión y reproducibilidad del remache de la cinta. La figura 2e muestra finalmente el acomodo preciso de los diferentes elementos del dispositivo de acuerdo a la invención sin su parte corriente abajo. De acuerdo a este acomodo, la boquilla oblonga de soplado de aire 73 está colocada perpendicularmente al tubo 5, alineándose con la cabeza de remache 71 en una posición diametralmente opuesta a ésta. El rodillo prensor 72, cuya presión de contacto representada por la flecha P es ejercida por mediación de un gato hidráulico no ilustrado, es solidaria del carro móvil y alargado de la cabeza de remache por una distancia equivalente aproximadamente a la anchura de la cinta 10. Este rodillo es enfriado por un fluido que llega en un tubo flexible 721. Este acomodo de los diferentes elementos en este punto de la fabricación permite obtener, fusionando el polietileno de la cinta 10 y aquel del tubo 5, una continuidad perfecta del polietileno de la primera zona del cuerpo hueco con aquel de la parte b de la segunda zona, así como hacer exudar una fina película de polietileno en> la parte periférica exterior y encerrar en el espesor del cuerpo hueco los hilos de vidrio para formar la parte c. Este acomodo permite igualmente expulsar el aire entre los pliegues de la cinta. En particular, es importante que la boquilla de calentamiento 73 y el rodillo prensor 72 estén colocados corriente abajo del remache de la cinta y no sean pues puestos en operación al momento de la puesta en contacto de la cinta sobre el tubo. En efecto, la cabeza de remache que forma un vaivén sobre la longitud del tubo y que pasa nuevamente en la misma zona de contacto, si la boquilla de calentamiento actuara al momento de la puesta en su sitio de la cinta sobre el tubo, éste último acabaría por ser recalentado, lo que aumentaría por lo tanto su diámetro, y las últimas capas de la cinta serían entonces depositadas sobre una circunferencia más grande; enfriando el termoplástico éste se retrae, afortunadamente los filamentos de vidrio ya no serían más tendidos alrededor del tubo. Se obtiene la parte del cuerpo hueco representado en la figura la después de la regulación optimizada de los parámetros que influyen sobre las temperaturas alcanzadas en el curso del procedimiento, y por lo tanto el grado de unión buscado de acuerdo a la invención entre los filamentos de vidrio y el material termoplástico y entre las variedades de material termoplástico de densidades diferentes del tubo, y respectivamente de la cinta, siendo los parámetros la velocidad de rotación del mandril 4, la traslación efectuada por el carro móvil 7 por rotación del mandril, el caudal y la temperatura del aire soplado por la boquilla 73, la distancia entre el tubo 5 y la boquilla 73, la presión ejercida por el gato hidráulico sobre el rodillo prensor 72. La tabla 1 siguiente reagrupa a manera de ejemplo, para un cuerpo hueco de acuerdo a la invención de diámetro exterior igual a 200 mm que presenta un ángulo de enrollamiento de cinta de 55° y con un espesor de zonas combinadas b y c de 1.2 mm, el peso en kg/m, el espesor total de la pared sin capa de acabado en mm, la rigidez en kN/m2 y la presión hasta la explosión en bar.

TABLA 1 Para obtener un producto final del tipo tubo que sirve para transportar fluidos, es necesario que la pared externa de este tubo esté garantizada de cualquier agresión exterior, para este fin se prevé revestir una capa externa de acabado y de protección del cuerpo hueco de la invención, extruyendo la capa, de preferencia, de polietileno. Se admite que después de 50 años, el polietileno puro guarda menos de 50% de sus características iniciales. Por otra parte, se ha demostrado que los ensayos de envejecimiento acelerado mediante una técnica bien conocida de los fabricantes de productos de polietileno, se aplican al material de la invención. Se tiene así en evidencia que un tubo de este tipo de acuerdo a la invención conserva los rendimientos y funcionamientos mecánicos elevados en el curso del tiempo, que guarda 60 a 80% de sus características iniciales. La tabla 2 siguiente da una comparación sobre los esfuerzos hasta la ruptura del material después de 50 años, entre el tubo de acuerdo a la invención y un tubo de polietileno puro.

TABLA 2 Finalmente, las figuras 3a a 3c representan las imágenes de partes del cuerpo hueco, dadas a manera de ejemplos comparativos: la parte del cuerpo hueco de la figura 3a ha sido obtenida con la ayuda del mismo dispositivo de fabricación 2 que aquel que acaba de ser descrito, pero a partir de bobinas únicamente de hilos de vidrio continuos; la parte del cuerpo hueco de la figura 3b ha sido obtenida igualmente con la ayuda del mismo dispositivo de fabricación 2 pero a partir de bobinas de hilos de vidrio continuos y de polietileno co-enrollados pero sin ningún co- mezclado entre ellos; la parte del tubo de la figura 3c ha sido obtenida finalmente con la ayuda del mismo dispositivo de fabricación 2 a partir de las mismas bobinas de hilos co-mezclados utilizados de acuerdo a la invención, a saber aquellos comercializados bajo la denominación comercial TWINTEX®, pero sin precalentamiento de la cinta antes de su depósito sobre el tubo. Después del análisis de esas imágenes, se constata que ninguna de estas partes del cuerpo hueco presenta homogeneidad de la parte del tubo de acuerdo a la invención, representada en la figura la, esta homogeneidad está caracterizada por la perfecta impregnación de TWINTEX con el polietileno del tubo y de manera más precisa por: - la utilización de los hilos únicamente de vidrio no permite su impregnación por el polietileno del tubo 5 aunque esto funda superficialmente; - la utilización de un material a base de hilos de vidrio y de polietileno co-enrollados sin co-mezclado, conduce a una mala impregnación de los hilos de vidrio por el polietileno, revelado por un color blanquecino localizado, así como por descohesiones microscópicas ; - el hecho de no utilizar el precalentamiento de la cinta implica no una falta de impregnación sino descohesiones microscópicas localizadas de dicho material o de aquel del tubo. La tabla 3 siguiente ilustra una comparación de las presiones de explosión entre los diferentes tubos mostrados en las figuras 3a y 3c y el tubo de acuerdo a la invención de la figura la.

TABLA 3 Se prevé que pueden ser aportadas numerosas modificaciones sin salirse del marco de la invención.

Claims (23)

REIVINDICACIONES

1. Cuerpo de rotación hueco destinado principalmente a contener un fluido bajo presión, la pared del cuerpo comprende de acuerdo a su espesor: una primera zona (a) donde la periferia interna está destinada a estar en contacto con el fluido, y donde al menos la periferia externa está constituida por un material orgánico termoplástico A único, y una segunda zona constituida de un material termoplástico idéntico al material A, y de hilos de vidrio continuos incrustados en el material termoplástico y enrollados helicoidalmente alrededor del eje longitudinal del cuerpo de rotación hueco, caracterizado porque, la segunda zona comprende según su espesor una primera parte (b) acomodada en la continuidad de la primera zona (a) del cuerpo y constituida por el material termoplástico A y los hilos de vidrio, y una segunda parte (c) que forma la periferia externa del cuerpo y constituida solamente por el material termoplástico A, y la pared del cuerpo presenta una proporción o tasa volumétrica de vacío Vv inferior a 0.5%, de preferencia inferior a 0.2%.

2. Cuerpo de rotación de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el material orgánico termoplástico A es una poliolefina o cloruro de polivinilo.

3. Cuerpo de rotación de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la poliolefina es polietileno PE.

4. Cuerpo de rotación de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la densidad d del material orgánico termoplástico A es variable en el espesor de la pared.

5. Cuerpo de rotación de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la densidad d del material orgánico termoplástico A está comprendida entre 0.915 y 0.960 g/cm3.

6. Cuerpo de rotación de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los hilos de vidrio continuos forman un ángulo comprendido entre 50 y 55° con el eje del cuerpo.

7. Cuerpo de rotación de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4,, caracterizado porque los hilos de vidrio continuos, incrustados en el material orgánico termoplástico, forman un áng lo cercano a los 90° con el eje longitudinal del cuerpo y porque otros hilos de vidrio continuos están incrustados en el material orgánico termoplástico estando colocados longitudinalmente a lo largo del eje del cuerpo.

8. Cuerpo de rotación de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los hilos de vidrio continuos están repartidos uniformemente en la primera parte (b) de la segunda zona de la pared del cuerpo hueco.

9. Tubo compuesto constituido del cuerpo de rotación de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, revestido de una capa externa de acabado y de protección de material orgánico termoplástico, de preferencia idéntica a aquel del cuerpo de rotación.

10. Procedimiento de fabricación de un cuerpo de rotación hueco donde la pared es a base de un material orgánico termoplástico A en el cual están incrustados, estando enrollados helicoidalmente alrededor de su eje, los hilos de vidrio continuos, caracterizado porque se realizan, en línea, las siguientes etapas: a) se enrolla, de manera helicoidal, una cinta en estado caliente alrededor de un tubo en rotación alrededor de su eje, donde al menos la cara externa de la pared es a base del material A, la cinta es a base del material A y de hilos de vidrio continuos; b) se calienta a una temperatura superior a la temperatura de fusión del material A, una parte de la superficie periférica exterior del tubo revestido de cinta, en una zona situada inmediatamente con dirección hacia debajo de la zona de contacto entre la cinta y el tubo; c) se aplica una presión local sobre la parte de 'la superficie periférica exterior del tubo revestido de cinta, en una zona situada inmediatamente corriente debajo de la zona de calentamiento de la etapa b) .

11. Procedimiento de conformidad con la reivindicación. 10, caracterizado porque la cinta llega para la etapa a) en el estado calentado habiendo sufrido, en una zona situada en proximidad de un tubo, una operación de calentamiento al menos en la superficie, a una temperatura superior a la temperatura de reblandecimiento del material A.

12. Procedimiento de conformidad con la reivindicación 10 u 11, caracterizado porque previamente a la etapa a) , se realizan, igualmente en línea, las siguientes etapas: se arrastran y se ensamblan los hilos co-mezclados continuos constituidos de filamentos de vidrio y de filamentos de material A íntimamente mezclados bajo la forma de al menos una capa de hilos paralelos; se introduce dicha capa en una zona donde ésta es calentada a una temperatura comprendida entre la temperatura de fusión y la temperatura de degradación del material A; se hace pasar la capa caliente en un dispositivo de impregnación, de manera para obtener una cinta densificada y laminada de forma más aplastada que aquella de la cinta de acuerdo a la etapa a); se introduce la cinta laminada en una zona donde ésta es calentada a una temperatura comprendida entre la temperatura de fusión y la temperatura de degradación del material A, de manera para obtener la cinta calentada de acuerdo a la etapa a) .

13. Dispositivo de puesta en operación del procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12 caracterizado porque comprende: medios para calentar al menos en la superficie una cinta constituida de hilos de vidrio continuos, incrustados en un material orgánico termoplástico A, en una zona situada en proximidad de un tubo donde la pared es a base del mismo material A, en rotación alrededor de su eje; medios para enrollar, de manera helicoidal, la cinta caliente alrededor del tubo en rotación; medios para calentar a una temperatura superior a la temperatura de fusión del material A, una parte de la superficie periférica exterior del tubo revestido de cinta, en una zona situada inmediatamente con dirección hacia debajo de la zona de contacto entre la cinta y el tubo; los medios para aplicar una presión local sobre la parte de la superficie periférica exterior del tubo revestido de cinta, en una zona situada inmediatamente con dirección hacia debajo de la zona de calentamiento.

14. Dispositivo de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque los medios de calentamiento superficial de la cinta comprenden al menos un horno tipo infrarrojo, de preferencia que funciona con cintas o lámparas reguladas en potencia.

15. Dispositivo de conformidad con la reivindicación 13 ó 14, caracterizado porque los medios de enrollamiento comprenden una cabeza de remache.

16. Dispositivo de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la cabeza de remache es móvil y comandada en rotación, y comprende principalmente tres rodillos de forma hiperboloide, paralelos entre ellos y donde el eje longitudinal está sensiblemente perpendicular al eje de rotación de la cabeza.

17. Dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16, caracterizado porque los medios de calentamiento del tubo revestido de cinta comprenden una boquilla de inflamiento de aire caliente, de sección aproximadamente oblonga.

18. Dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 17, caracterizado porque los medios para aplicar la presión localizada comprenden al menos un rodillo rotatorio puesto en presión por un gato o elevador.

19. Dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 18, caracterizado porque incluye además: medios para arrastrar y ensamblar los hilos co-mezclados, continuos constituidos de filamentos de vidrio y de filamentos de material A íntimamente mezclados, bajo la forma de al menos una capa de hilos paralelos; medios para calentar dicha capa a una temperatura comprendida entre la temperatura de fusión y la temperatura de degradación del material A; un dispositivo de impregnación de la capa calentada de manera para obtener una cinta densificada y laminada de forma aplastada; medios para mantener la cinta a una temperatura comprendida entre la temperatura de fusión y la temperatura de degradación del material A hasta los medios de enrollamiento de dicha cinta.

20. Dispositivo de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque los medios de enrollamiento y de montaje comprenden un carrete a partir del cual se desenrollan las bobinas de hilos co-mezclados continuos constituidos de filamentos de vidrio y de filamentos de material A íntimamente mezclados y al menos un rodillo que asegura la guía de los hilos co-mezclados.

21. Dispositivo de conformidad con la reivindicación 19 ó 20, caracterizado porque los medios de calentamiento de la capa comprenden al menos un horno de rayos infrarrojos.

22. Dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 19 a 21, caracterizado porque el dispositivo de impregnación está constituido de tres cilindros calentadores paralelos entre ellos y colocados en triángulo.

23. Dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 19 a 22, caracterizado porque los medios de calentamiento de cinta comprenden al menos un horno de rayos infrarrojos.