BRPI1007964B1

BRPI1007964B1 - Mangueira de borracha de alta pressão compacta

Info

Publication number: BRPI1007964B1
Application number: BRPI1007964-5A
Authority: BR
Inventors: Andreas Weil; John Huckaby; Perluigi Pelanda; Kyu Tae Lee; Mathew Johns
Original assignee: Parker-Hannifin Corporation
Priority date: 2009-03-27
Filing date: 2010-02-02
Publication date: 2020-03-03
Also published as: MX2011009346A; WO2010110941A1; EP2411718B1; US20110290362A1; BRPI1007964A2; ES2636739T3; EP2411718A1; CA2756766A1; CA2756766C; MX349103B; US8539985B2

Abstract

mangueira de borracha de alta pressão compacta a presente invenção está relacionada a uma mangueira compacta (10) com uma espessura de parede da mangueira (t) e tendo uma parede tubular compreendendo: um tubo mais interno (14) formado por uma borracha vulcanizada, o tubo mais interno tendo uma espessura da parede do tubo (t) entre 0,5 mm (0,02 polegadas) e 1,25 mm (0,05 polegadas), uma primeira camada de reforço (30a) circundando o tubo mais interno e estando unida ao mesmo, pelo menos uma segunda camada de reforço (30b) circundando a primeira camada de reforço (30a), uma entrecamada (50a) interposta entre a primeira e a segunda camada de reforço, a entrecamada unindo a primeira camada de reforço à segunda camada de reforço e uma cobertura (40) circundando a segunda camada de reforço, na qual a espessura da parede do tubo (t) é menor que 25% da espessura da parede da mangueira (t), em que a borracha compreende uma borracha de acrilonitrilo butadieno hidrogenado (hnbr) ou um copolímero ou uma mistura dos mesmos.

Description

“MANGUEIRA DE BORRACHA DE ALTA PRESSÃO COMPACTA”

REFERÊNCIA CRUZADA DE CASOS RELACIONADOS [001] A presente invenção reivindica o benefício da data de depósito de Pedido Provisional U.S. No. 60/164,002; depositado em 27 de março de 2009, cuja divulgação do mesmo está expressamente incorporada neste documento por referência.

FUNDAMENTO DA INVENÇÃO [002] A presente invenção refere-se, em geral, a mangueiras de borracha flexíveis para aplicações de baixa, média ou, particularmente, alta pressão, e, mais particularmente, a uma construção das mesmas que apresenta um desenho compacto.

[003] Uma mangueira de borracha flexível é usada em uma variedade de aplicações de transferência de fluido hidráulico e outros para transportar pressões de fluido que, para aplicações de “alta” pressão, tipicamente variam de cerca de 4000 psi (28 MPa) a 8000 psi (55 MPa), ou mais. Em construção básica, mangueiras do tipo envolvido aqui tipicamente são formadas tendo um tubo interno tubular mais interno ou núcleo circundado por uma ou mais camadas externas de um material de reforço trançado ou enrolado em espiral que pode ser um metal ou fio de liga-metal ou uma fibra natural ou sintética. As camadas de reforço, por sua vez, são protegidas por uma jaqueta mais externa circundante ou cobertura que pode ser do mesmo material ou diferente que o tubo interno. A cobertura também provê à mangueira maior resistência à abrasão.

[004] No caso de borracha, em oposição a construções termoplásticas de mangueira, o tubo interno pode ser provido formado de um material natural vulcanizável, ou mais tipicamente, de um material de borracha sintética, tal como Buna-N ou neopreno. Este tipo de material ou mistura pode ser convencionalmente extrudado e resfriado ou curado para formar o tubo interno. Como está detalhado nas Patentes U.S. Nos. 3,116,760; 3,159,183; 3,966,238; e 4,952,262, se necessário, o tubo pode ser extrudado com cabeça transversal sobre um mandril para suportar, ou de outro modo, ser suportado em operações de formação posteriores usando pressão de ar e/ou temperaturas de processamento reduzidas.

[005] Da extrusora, o tubo interno pode ser distribuído através de um trançador e/ou

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2/13 uma bobinadeira espiral para ser reforçado com uma ou mais camadas circundantes de um fio e/ou material fibroso ou mistura, tal como um monofilamento, fio, cordão, compósito de fio-arame, ou mecha. Como está descrito na Publicação (Kokai) Japanesa No. 10-169854 A2, Patente Canadense No. 973,074, e Patentes U.S. Nos. 3,654,967; 3,682,201; 3,790,419; 3,861,973; 3,905,398; 4,007,070; 4,064,913; 4,343,333; e 4,898,212, estas camadas de reforço são aplicadas sob tensão, e tipicamente podem ser formadas de uma trança entrelaçada ou um enrolamento em espiral de um náilon, poliéster, polifenileno bezobisoxazole, acetato de polivinila, ou fio de aramida, ou um aço de alta resistência ou outro fio de metal. A adesão relativamente fina ou outra camada intermediária de uma borracha vulcanizável pode ser extrudada ou de outro modo aplicada entre cada uma das camadas de reforço para unir cada camada à próxima camada.

[006] Seguinte ao trançado, enrolamento, ou outra aplicação das camadas de reforço e camadas intermediárias, uma cobertura externa ou envoltura opcionalmente pode ser aplicada. Este tipo de cobertura, que pode ser formada como uma extrusão com cabeça transversal, um revestimento mergulhado curado com umidade ou com base em solvente, ou um envoltório enrolado em espiral, tipicamente compreende uma borracha sintética resistente à abrasão ou um termoplástico, tal como poliuretano. Seguinte à aplicação da cobertura, a construção de mangueira assim formada é aquecida para vulcanizar as camadas de borracha e, desse modo, consolidar a construção em uma estrutura de mangueira integral. Construções de mangueira representativas, bem como métodos de manufatura e materiais para as mesmas são mostradas nas Patentes U.S. Nos. 3,921,674; 3,953,270; 3,994,761; 4,104,098; 4,238,260; 4,759,388; 6,037,025; 6,474,366 e 7,143,789.

[007] Em uso normal, tal como em aplicações hidráulicas móveis ou industriais, mangueiras do tipo envolvido aqui podem ser expostas a uma variedade de fatores ambientais e tensões mecânicas que nem sempre podem ser previstos. De extrema importância para a integridade e desempenho da mangueira é que uma forte união seja atingida entre as partes constituintes da mesma. Entretanto, embora seja importante unir estas partes, também é importante que a mangueira não seja feita demasiadamente rígida de modo a torná-la

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3/13 propensa a torções ou fadiga, ou de outro modo utilizável para certas aplicações.

[008] Em vista do precedente, apreciar-se-á que construções de mangueira precisam apresentar um equilíbrio exigente de propriedades químicas e físicas. De fato, como continuam a aumentar as aplicações comerciais para mangueiras, acredita-se que aperfeiçoamentos em construções de mangueira seriam bem recebidos por numerosas indústrias. Especialmente desejada seria uma construção que fosse flexível e de baixo peso, embora resistente a tensões externas em uma variedade de aplicações móveis e industriais.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [009] A presente invenção é orientada para mangueiras de borracha flexíveis e, particularmente, para uma construção para a mesma que resulte em uma mangueira de desenho mais compacto, mas que seja ainda flexível. Este tipo de construção pode ser adaptado para uso em uma variedade de aplicações, tais como instalações hidráulicas móveis ou industriais especificando pressões de trabalho relativamente altas de entre cerca de 40008000 psi (28-55 MPa).

[010] A mangueira da presente invenção emprega um interior de borracha de parede fina tendo uma espessura que pode aproximar-se daquela de núcleos termoplásticos, mas que proporciona maior flexibilidade à mangueira. Esta construção de tubo de parede fina, além do mais, resulta em uma espessura de parede total e diâmetro externo reduzidos, se comparados a desenhos de mangueira de borracha convencional comparavelmente dimensionados e estimados que, por sua vez, permitem raios de curvatura mais apertados e uma redução de peso e forças de curvatura exigidas. A compactação do desenho permite ainda que a mangueira seja usada em espaços mais apertados que as mangueiras de borracha convencionais.

[011] Em um modo de realização ilustrado, a construção de mangueira da presente invenção inclui um tubo interno de borracha de parede fina sobre o qual, por exemplo, pelo menos um par de camadas de reforço de metal ou de liga de metal são enroladas em espiral para prover resistência a pressões de trabalho internas de 4000 psi (28 MPa) ou mais. Uma cobertura protetora pode ser provida sobre as camadas de reforço. Cada camada de reforço

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4/13 pode ser unida à camada de reforço adjacente por uma borracha ou camada intermediária interposta entre as mesmas, com o tubo interno sendo unido à camada de reforço mais interna, e a cobertura sendo unida à camada de reforço mais externa. Ou seja, as camadas de borracha da mangueira formadas desse modo podem ser vulcanizadas para unir cada camada na parede de mangueira à camada adjacente próxima para, desse modo, consolidar as camadas em uma estrutura de parede de mangueira integral.

[012] A presente invenção, portanto, compreende a construção, combinação de elementos, e/ou disposição de partes e etapas que são exemplificadas na divulgação detalhada a seguir. As vantagens da presente invenção incluem um desenho de mangueira compacto e de baixo peso que tem um baixo perfil e que, em serviço, aumenta o espaço disponível para a instalação e manutenção. Vantagens adicionais incluem uma mangueira que é mais flexível e tem um raio de curvatura mais apertado que mangueiras comparáveis para roteamento mais fácil, e que pode ser desenhada para atender ou exceder normas existentes para mangueiras hidráulicas de alta pressão, tais como a Sociedade de Engenheiros Automotivos (SAE) J517 e J1754, a Organização Internacional de Normatização (ISO) 3862 e J1745, o Instituto Alemão de Normatização (DIN) EN 856, e outras. Estas e outras vantagens ficaram prontamente aparentes para aqueles que são versados na arte com base na divulgação contida neste documento.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [013] Para um entendimento mais completo da natureza e objetos da invenção, deve-se fazer referência à descrição detalhada a seguir, tomada em conjunto com os desenhos anexos, em que:

[014] A figura 1 é uma vista em corte de elevação lateral de uma construção de mangueira de borracha compacta representativa de acordo com a presente invenção.

[015] A figura 2 é uma vista transversal radial da mangueira da figura 1 tomada através da linha 2-2 da figura 1.

[016] Os desenhos serão descritos adicionalmente em conjunto com a Descrição Detalhada da Invenção.

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DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [017] Certas terminologias podem ser empregadas na descrição a seguir por conveniência e não por qualquer finalidade de imitação. Por exemplo, os termos para frente e para trás, “frontal” e traseiro, direito e esquerdo, superior e inferior, e topo e fundo designam direções nos desenhos as quais é feita referência, com os termos para dentro, interno, interior, ou para o lado de dentro e para fora, externo, exterior ou para o do lado de fora referindo-se, respectivamente, a direções para e em sentido contrário ao centro do elemento em referência, os termos radial ou horizontal e axial ou vertical referindo-se, respectivamente, a direções ou planos que são perpendiculares, no caso de radial ou horizontal, ou paralelo, no caso de axial ou vertical, ao eixo central longitudinal do elemento em referência, e os termos a jusante e a montante referindo-se, respectivamente, a direções em e opostas àquelas do escoamento de fluido. Terminologias de significados similares diferentes das palavras especificamente mencionadas acima devem ser consideradas igualmente como sendo usadas para fins de conveniência, e não em qualquer sentido limitativo.

[018] Nas figuras, elementos tendo uma designação alfanumérica podem ser referenciados aqui coletivamente ou na alternativa, como ficará aparente a partir do contexto, apenas pela porção numérica da designação. Ademais, as partes constituintes de vários elementos nas figuras podem ser designadas com números de referência separados, que serão compreendidos como se referindo àquela parte constituinte do elemento e não como do elemento como um todo. Referências gerais, juntamente com referências a espaços, superfícies, dimensões e extensões, podem ser designadas com setas. Ângulos podem ser designados como incluídos conforme medidos em relação a superfícies ou eixos de um elemento e definindo um espaço delimitado internamente dentro deste elemento entre os mesmos, ou, de outro modo, sem esta designação como sendo medidos em relação a superfícies ou eixos de um elemento e como definindo um espaço delimitado externamente próximo ou fora deste elemento entre os mesmos. Em geral, as medidas dos ângulos definidos são como determinadas em relação a um eixo comum, cujo eixo pode ser transposto

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6/13 nas figuras para fins de conveniência na projeção do vértice de um ângulo definido entre o eixo e uma superfície que, de outro modo, não se estenda para o eixo. O termo eixo pode referir-se a uma linha ou a um plano transversal através desta linha, como ficará aparente a partir do contexto.

[019] Para fins de ilustração, os preceitos da construção de mangueira de borracha compacta aqui envolvida são descritos com relação à configuração da mesma, como particularmente adaptada para utilização em alta pressão, ou seja, aplicações hidráulicas móveis ou industriais entre cerca de 4000-8000 psi (28-55 MPa). Apreciar-se-á, entretanto, que aspectos da presente invenção podem encontrar utilização em outras construções de mangueira para uma variedade de aplicações de transferência de fluido hidráulico ou outras aplicações gerais. A utilização dentro dessas outras aplicações, portanto, deve ser considerada como estando expressamente dentro do escopo da presente invenção.

[020] Referindo-se em seguida às figuras em que caracteres de referência correspondentes são usados para designar elementos correspondentes em todas as diversas vistas, com elementos equivalentes sendo referenciados com designações alfanuméricas primárias ou sequenciais, uma construção de mangueira representativa de acordo com a presente invenção é mostrada em geral pelo número de referência 10 na vista em corte da figura 1 e na vista transversal radial da figura 2. Em dimensões básicas, a mangueira 10 estende-se axialmente em um comprimento indefinido ao longo de um eixo longitudinal central, 12, e tem um diâmetro de escolha interno e externo referenciado, respectivamente, em Di e Do na vista transversal radial da figura 2. As dimensões de diâmetro interno e externo podem variar dependendo da aplicação de transporte de fluido particular envolvida, mas geralmente para muitas aplicações hidráulicas de alta pressão serão entre cerca de 0.25-2 polegadas (6-51 mm) para diâmetro interno Di, e cerca de 0.5-3 polegadas (13-76 mm) para diâmetro externo Do, com uma espessura de parede total, T, entre os mesmos de entre cerca de 0.12-0.5 polegada (3-13 mm).

[021] Com pode ser visto nas diferentes vistas das figuras 1 e 2, a mangueira 10 é construída sendo formada sobre uma camada mais interna tubular, ou seja, tubo interno ou

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7/13 núcleo, 14, que pode ser de uma construção simples ou multicamada. Em uma ou outra construção, o tubo interno 14 tem uma superfície de tubo central externo circunferencial, 16, e uma superfície de tubo central interno circunferencial, 18, que define o diâmetro interno Di da mangueira 10. Uma espessura de parede é definida entre as superfícies de tubo central interna e externa 16 e 18, como referenciado em t na vista transversal da figura 2. Esta espessura t, que pode ser entre cerca de 0.02-0.05 polegada (0.5-1.25 mm), pode ser o mínimo necessário para prover a pressão nominal desejada e resistência a permeação de solvente, gás, e/ou líquido. Com a espessura de parede total T da mangueira 10 sendo, como mencionado, entre cerca de 0.12-0.5 (3-13 mm) para muitos tamanhos da mangueira 10, a espessura de parede de tubo t, assim, pode compreender menos que cerca de 25% dessa espessura T, com o equilíbrio sendo compreendido das camadas de reforço e adesão, e qualquer cobertura, que seja necessária para a mangueira atender a um tamanho, pressão nominal desejada e/ou padrão industrial aplicável.

[022] O tubo interno 14 pode ser provido como extrudado ou de outro modo formado de uma borracha sintética, quimicamente resistente e vulcanizável. Como utilizado aqui, resistência química deve ser compreendida como a capacidade de resistir a dilatação, fissura, tensofissuramento, corrosão ou, de outro modo, suportar ataque de solventes orgânicos e hidrocarbonetos, tais como fluidos hidráulicos. Materiais adequados incluem, borrachas de acrilonitrila-butadieno (NBR) e NBRs modificadas, tais como NBR hidrogenadas (HNBR) e NBR com ligações cruzadas (XNBR), bem como copolímeros e misturas dos mesmos. Estas misturas podem ser, por exemplo, XNBR ou HNBR misturadas com um ou mais de um polietileno clorinado (CPE), cloreto de polivinila (PVC), ou policloropreno (CR).

[023] Em sua forma crua, ou seja, forma não composta, a NBR pode ter um teor de acrilonitrila (ACN) de médio a alto, de entre cerca de 19-36%, e uma viscosidade Mooney ((ML 1+4) @ 212° F (100° C)) de pelo menos aproximadamente 90. Esta viscosidade permite que o material de borracha seja composto com entre cerca de 15-66% em peso total do composto de um ou mais materiais de adição de reforço. Cada um destes materiais de edição pode ser provido, independentemente, como um pó ou flocos, fibras ou outra forma par

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8/13 ticulada, ou como uma mistura destas formas. Exemplos típicos destes materiais de adição de reforço incluem negros de fumo, argilas e polpas de celulose. Para pós, o tamanho médio de partícula média do material de adição, que pode ser em diâmetro, diâmetro imputado, tela, malha, comprimento, outra dimensão do particulado, pode variar entre cerca de 10-500 nm.

[024] Materiais de edição e aditivos adicionais podem ser incluídos na formulação do composto de borracha dependendo das exigências da aplicação particular previstas. Estes materiais de adição e aditivos, que podem ser funcionais ou inertes, podem incluir agentes ou sistemas de cura, agentes umectantes ou surfactantes, agentes plastificante, óleos de processamento, pigmentos, dispersantes, tinturas, e outros corantes, agentes opacificantes, agentes espumantes ou antiespumantes, agentes antiestáticos, agentes acopladores, tais como titanatos, óleos extensores de cadeia, promotores de pega, modificadores de fluxo, pigmentos, lubrificantes, silanos, e outros agentes, estabilizadores, emulsificantes, antioxidantes, espessantes, e/ou retardantes de chama. A formulação do material pode ser composta em um aparelho de mistura convencional como adicionante da borracha e componentes de material de adição, e quaisquer materiais de edição ou aditivos adicionais. Conforme vulganizado e acrescentado com entre cerca de 15-66% de um material de adição negro de carbono, o composto pode ter as propriedades físicas listadas na tabela abaixo.

Tabela

Durômetro (Shore A), pts 83 +/- 5

Alongamento @ Ruptura (%) 180 +/- 50

Módulo @ 100% de Esforço (MPa) 12 +/- 2

Resistência à T ração @ ruptura (MPa) 18 +/- 3 [025] Com respeito à construção enrolada em espiral mostrada nas figuras 1 e 2, pelo menos duas, e tipicamente quatro (conforme mostradas) ou até seis ou mais, camadas de reforço, 30a-d, são providas sobre o tubo interno 14. Cada uma das camadas de reforço 30 pode ser formada convencionalmente como torcida, em malha, envolvida, ou, como está mostrado, em espiral, ou seja, helicoidalmente, enrolada de, por exemplo, de 1 a cerca de

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180 extremidades de monofilamento, multifilamento contínuo, ou seja, fio, cordas, cordão, mecha, linha, fita, ou tela, ou pernas de fio “descontínuas” curtas de um material de fibra. O material de fibras, que pode ser o mesmo ou diferente nas camadas 30a-d, pode ser material polimérico natural ou sintético, tal como um náilon, algodão, poliéster, poliamida, aramida, poliolefina, álcool de polivinila (PVA), acetato de polivinila, ou polifenileno bezobisoxazole (PBO), ou mistura, um aço, que pode ser inoxidável ou galvanizado, latão, zinco ou zincado, ou outro fio de metal, ou uma mistura dos mesmos.

[026] Na construção enrolada em espiral ilustrada 10 das figuras 1 e 2, que também pode conter camadas adicionais extrudadas, em espiral, trançadas e/ou em malha (não mostradas), as camadas de reforço 30 são opostamente enroladas em pares de modo a contrabalançar efeitos de deslocamento torsional. Para cada uma das camadas enroladas em espiral 30a-d, de 1 a cerca de 180 extremidades paralelas de, preferencialmente, um metal de monofilamento ou fio de liga de metal, pode ser helicoidalmente enrolada sob tensão em uma direção, ou seja, seja para a esquerda ou para a direita, com a próxima camada imediatamente sucedente 30 sendo enrolada na direção oposta. A camada de reforço mais interna 30a pode ser enrolada, como está mostrado na fig. 1, diretamente sobre a superfície externa 16 do tubo interno 14, ou sobre uma camada têxtil intermediária, lâmina ou filme, ou outra.

[027] À medida que sucessivamente enrolada na mangueira 10, cada uma das camadas 30a-d podem ter um ângulo inclinado predeterminado, referenciado em -θ na figura 1 para camadas 30a e 30c, e em θ para camadas 30b e 30d, medido em relação ao eixo longitudinal 12 da mangueira 10. Para aplicações típicas, o ângulo de inclinação θ será selecionado para ficar entre cerca de 45-63°, mais particularmente, pode ser selecionado dependendo da convergência desejada de resistência, alongamento, pesos, e características de expansão volumétrica da mangueira 10. Em geral, ângulos de inclinação mais altos acima de cerca de 54,7° apresentam menor expansão radial da mangueira sob pressão, mas maior alongamento axial. Para aplicações de alta pressão, um ângulo de inclinação neutro de cerca de 54.7° geralmente é preferido minimizando alongamento a cerca de +- 3% do

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10/13 comprimento de mangueira original. Cada uma das camadas 30 pode ser enrolada no mesmo ângulo de inclinação absoluto ou diferente, e se sabe que os ângulos de inclinação de camadas de reforço respectivas podem ser alterados para assumirem as propriedades físicas da mangueira. Em uma construção preferida, entretanto, os ângulos de inclinação das camadas de reforço 30a-d são providos até aproximadamente os mesmos, mas como reversos em camadas sucessivas.

[028] A tensão e cobertura de área em que as camadas de reforço 30 são trançadas, enroladas, ou em malha podem ser alteradas para atingir a flexibilidade desejada, que pode ser medida por raio de curvatura, forças de flexão, ou similar, da mangueira 10. Para as camadas enroladas em espiral 30a-d das figuras 1 e 2, os fios constituintes ou outras extremidades geralmente serão aplicados a mais de cerca de 70% de cobertura.

[029] Na construção ilustrada que pode ser particularmente adaptada para aplicações hidráulicas de alta pressão, cada uma das camadas de reforço 30a-d podem ser enroladas em espiral a partir de uma extremidade de um fio de carbono de monofilamento ou aço inoxidável tendo uma seção transversal geralmente circular com um diâmetro de entre cerca de 0.008-0.04 polegada (0.2-1 mm). Assim formada, cada uma das camadas 30a-d, desse modo, pode ter uma espessura daquela do diâmetro de fio. Embora um fio circular seja mostrado, uma construção de fio plano alternativamente pode ser empregada usando fios tendo uma seção transversal retangular, quadrada ou outra poligonal. Fios de baixo perfil oval ou elíptico também podem ser usados. Para controlar melhor o alongamento e contração da mangueira 10, e para uma maior resistência à fadiga por impulso, a camada de reforço mais interna 30a pode ser unida, por meio de fusão, ou seja, vulcanização do tubo interno 14, união mecânica, química ou adesiva, ou uma combinação das mesmas, ou, de outro modo, à superfície externa 16 do tubo central 14.

[030] A camada de reforço mais externa 30d pode ser envolta por uma ou mais camadas de uma cobertura ou jaqueta protetora coaxialmente circundante, referenciada com número de referência 40, tendo uma superfície interior circunferencial, 42, e uma superfície exterior circunferencial oposta, 44, que define o diâmetro externo de mangueira D0. Depen

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11/13 dendo de sua construção, a cobertura 40 pode ser aplicada por pulverização, revestida com mergulho, cabeça transversal ou coextrudada, ou de outro modo convencionalmente extrudada, em espiral ou longitudinalmente, ou seja, em formato de cigarro, envolta, ou trançada sobre a camada de reforço 30d como, por exemplo, uma camada espessa de 0.02-0.15 polegada (0.5-3.8 mm) de uma fibra, vidro, cerâmica, ou metal revestido, ou não revestido, termoplástico resistente à abrasão, ou seja, processável por fusão, ou termoendurecível, borracha natural vulcanizável ou uma borracha sintética, tal como fluoropolímero, clorosulfonato, polibutadieno, butil, neopreno, nitrilo, poliisopreno, e buna-N, borrachas copolímeros, tais como etileno-propileno (EPR), monômero de etileno-propileno-dieno (EPDM), nitrilobutadieno (NBR) e estireno-butadieno (SBR), ou misturas, tais como etileno ou propilenoEPDM, EPR, ou NBR, e copolímeros e misturas de quaisquer dos precedentes. O termo borrachas sintéticas também deve ser compreendido como abrangendo materiais que alternativamente podem ser classificados amplamente como elastômeros termoplásticos ou elastômeros termoendurecíveis, tais como poliuretanos, silicones, fluorosilicones, estirenoisopreno-estireno (SIS), e estireno-butadieno-estireno (SBS), bem como outros polímeros que apresentam propriedades do tipo da borracha, tais como náilons plastificados, poliésteres, acetatos de etilenovinila, e cloretos de polivinila. Como usado neste documento, ao termo elastomérico é atribuído seu significado convencional de apresentar propriedades do tipo de borracha de conformidade, resiliência ou deflexão por compressão, baixa configuração de compressão, flexibilidade, e uma capacidade de se recuperar após deformação, ou seja, relaxamento de tensão. Por resistente à abrasão, entende-se que este material de formação da cobertura 40 pode ter uma dureza de entre cerca de 60-98 Durômetro Shore A.

[031] Qualquer um dos materiais formadores da cobertura 40 pode ser carregado com partículas de metal, negro de carbono, ou outro particulado eletricamente condutivo, floco, ou material de adição de fibra de modo a prover à mangueira 10 aplicações eletricamente condutivas para dissipação estática ou outras. Fibra eletricamente condutiva separada ou camadas de resina (não mostradas), podem ser na forma de espiral ou fitas enrolada em formato de cigarro ou de outro modo providas, também podem ser incluídas na constru

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12/13 ção de mangueira 10 entre o núcleo 14 e a camada de reforço mais interna 30a, entre as camadas de reforço 30, ou entre a camada de reforço mais externa 30d e a cobertura 40.

[032] Similar à união do núcleo 14 à camada de reforço mais interna 30a, ou a uma camada têxtil ou outra entre os mesmos, a superfície interior 42 da cobertura 40 pode ser unida à camada de reforço mais externa. Esta união, novamente, pode ser por fusão, meios químicos, mecânicos, ou adesivos, ou uma combinação dos mesmos, ou outros meios.

[033] Cada uma das camadas de reforço 30a-d dentro da 10 pode ser unida, por exemplo, quimicamente e/ou mecanicamente, a sua camada imediatamente sucedente 30 de modo a prover a transferência mais eficiente de tensões interna ou externa induzidas. Esta união pode ser realizada por meio da provisão de um agente de união na forma de um adesivo intermediário, resina ou outra camada intermediária, 50a-c. Em um modo de realização ilustrativo, este agente de união pode ser provido como um adesivo na forma de um material processável por fusão ou vulcanizável que é extrudado ou de outro modo aplicado em uma fase fluida fundida, amolecida, não curada ou parcialmente não curada, ou de outro modo sobre cada uma das camadas de reforço 30a-d par formar as camadas intermediárias respectivas 50a-c. Cada camada intermediária 50 pode ter uma espessura de entre cerca de 1-25 mils (0.025-0.64 mm). A camada de reforço correspondente 30 em seguida pode ser enrolada sobre a camada intermediária correspondente 50 enquanto ela ainda está em sua fase amolecida. Alternativamente, no caso de uma camada intermediária termoplástica 50, a camada pode ser reaquecida para realizar seu reamolecimento antes do enrolamento da camada de reforço 30. O material formador das camadas intermediárias 50 especialmente podem ser selecionados para desempenho em alta ou baixa temperatura, flexibilidade, ou de outro modo para compatibilidade com as camadas de reforço 30 e/ou o tubo interno 14 e a cobertura 40. Materiais adequados incluem borrachas naturais ou sintéticas, bem como termoplásticos, ou seja, resinas processáveis por fusão, ou termoendurecíveis, ou seja, vulcanizáveis, que devem ser compreendidas como incluindo também, amplamente, materiais que podem ser classificados como elastômeros ou termofundíveis. Representativos destas resinas Incluem poliamidas plastificadas ou não plastificadas, tais como náilon 6, 66, 11 e

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12, poliésteres, copoliésteres, acetatos de etilenovinila, terpolímeros de etileno, tereftalatos de polibutileno ou polietileno, cloretos de polivinila, poliolefinas, fluoropolímeros, elastômeros termoplásticos, termoplásticos de engenharia vulcanizados, termofundíveis de termoplástico, borrachas copolímeros, misturas tais como etileno ou propileno-EPDM, EPR, ou NBR, poliuretanos, e silicones. No caso de resinas termoplásticas, estas resinas tipicamente irão apresentar pontos de amolecimento ou fusão, ou seja, temperaturas de amolecimento Vicat, de entre cerca de 77-250°C. Para resinas amorfas ou outras termoplásticas que não tenham um pico de fusão claramente definido, o termo ponto de fusão também pode ser usado intercambiavelmente com ponto de transição de vidro.

[034] Com cada uma das respectivas camadas 14, 30a, 50a, 30b, 50b, 30c, 50c, 30d, e 40 sendo extrudadas, enroladas ou de outro modo formadas sequencialmente nesta ordem, acompanhando a aplicação da cobertura 40, a mangueira 10 pode ser aquecida para vulcanizar as camadas de borracha e, desse modo, consolidar a construção em uma estrutura de mangueira integral. Portanto, uma construção de mangueira de borracha ilustrativa é descrita, que é de desenho mais compacto, mas que ainda é flexível. Esta construção pode ser estimada, como, por exemplo, com base em SAE J517 ou J1754, ISO 3862 ou J1745, e/ou DIN EN 856, ou de outro modo adaptadas para uso em uma variedade de aplicações, tais como instalações hidráulicas móveis ou industriais especificando pressões de trabalho relativamente altas de entre cerca de 4000-8000 psi (28-55 MPa), ou de outro modo para uma variedade de aplicações pneumática, vácuo, ar de uso comercial, industrial geral, manutenção e automotiva, tal como para ar, óleo anticongelamento, e combustível.

[035] Como está antecipado que certas mudanças podem ser feitas na presente Invenção sem se afastar dos preceitos envolvidos aqui, fica entendido que toda matéria contida na descrição precedente deve ser interpretada como ilustrativa e não em um sentido limitativo. Todas as referências incluindo quaisquer documentos de prioridade citados aqui estão expressamente incorporados por referência.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Mangueira compacta (10) tendo uma espessura de parede de mangueira (T), e tendo uma parede tubular compreendendo:

um tubo mais interno (14) formado de uma borracha vulcanizada, o tubo mais interno (14) tendo uma espessura de parede de tubo (t) de entre 0.5mm (0.02 polegada) e 1.25mm (0.05 polegada);

uma primeira camada de reforço (30a) circundando o tubo mais interno (14) e estando unida ao mesmo;

pelo menos uma segunda camada de reforço (30b) circundando a primeira camada de reforço (30a);

uma entrecamada (50a) interposta entre a primeira e a segunda camada de reforço (30a, 30b), a entrecamada (50a) unindo a primeira camada de reforço (30a) à segunda camada de reforço (30b); e uma cobertura (40) circundando a segunda camada de reforço (30b), em que a espessura de parede de tubo (t) compreende menos que 25% da espessura de parede de mangueira (T),

CARACTERIZADA pelo fato de que a borracha compreende uma borracha de acrilonitrilo butadieno hidrogenado (HNBR) ou um copolímero ou mistura dos mesmos.
2. Mangueira (10), de acordo com reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a borracha é revestida com entre 15 e 66% em peso de um material de adição particulado selecionado do grupo consistindo de negros de fumo, argilas, polpas de celulose, e misturas dos mesmos.
3. Mangueira (10), de acordo com reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a borracha tem um módulo de 12 MPa e uma resistência à tração de pelo menos 18 MPa.
4. Mangueira (10), de acordo com reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que cada uma das primeira e segunda camadas de reforço (30a. 30b) são enroladas em espiral.

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5. Mangueira (10), de acordo com reivindicação 4, CARACTERIZADA pelo fato de que:

a primeira camada de reforço (30a) é enrolada em espiral em uma primeira direção de enrolamento; e a segunda camada de reforço (30b) é enrolada em espiral em uma segunda direção de enrolamento oposta à primeira direção de enrolamento.
6. Mangueira (10), de acordo com reivindicação 5, CARACTERIZADA pelo fato de que a mangueira (10) tem um eixo longitudinal central (12) e:

a primeira camada de reforço (30a) é posta em ângulo positivo em relação ao eixo longitudinal (12); e a segunda camada de reforço (30b) é posta em ângulo negativo em relação ao eixo longitudinal (12).
7. Mangueira (10), de acordo com reivindicação 6, CARACTERIZADA pelo fato de que:

o ângulo de uma entre a primeira e a segunda camada de reforço (30a, 30b) é entre 45°e 63°; e o ângulo da outra entre a primeira e a segunda camada de reforço (30a, 30b) é entre -45° e -63°.
8. Mangueira (10), de acordo com reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que:

a primeira camada de reforço (30a) compreende um ou mais filamentos de um primeiro metal ou fio de liga de metal; e as segundas linhas de camada de reforço (30b) compreendem um ou mais filamentos de um segundo metal ou fio de liga de metal igual a ou diferente do primeiro metal ou fio de liga de metal.
9. Mangueira (10), de acordo com reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a mangueira (10) tem um diâmetro interno definido pelo tubo mais interno (14).
10. Mangueira (10) de acordo com reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de

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3/3 que o diâmetro interno é entre 6 mm (0.25 polegadas) e 51 mm (2 polegadas).
11. Mangueira (10), de acordo com reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a espessura de parede de mangueira (T) é entre 3 mm (0.12 polegadas) e 13 mm (0.5 polegadas).
12. Mangueira (10), de acordo com reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a mangueira (10) é estimada para uma pressão de serviço de 28 a 55 Mpa (4000-8000 psi).