ES2288736T3 - Procedimiento para la produccion de tubos de plastico reforzados con fibra de vidrio de seccion transversal arbitraria con estructura de tipo sandwich. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la producción de tubos de plástico reforzados con fibra de vidrio de sección transversal arbitraria con estructura de tipo sándwich, en el que el revestimiento (1) interno se produce mediante el arrollamiento de barras de fibra de vidrio impregnadas en resina sobre un mandril giratorio, fijo, en varias capas situadas unas sobre otras, preferiblemente en espiral, a continuación se aplica una capa (2) de núcleo de espuma al revestimiento (1) interno, pulverizando la capa (2) de núcleo preferiblemente por medio de una pistola para espuma en varias capas en la forma de espuma de dos componentes, y tras alcanzar el grosor deseado de la capa (2) de núcleo se arrolla el revestimiento (3) externo sobre la capa (2) de núcleo de la misma manera que el revestimiento (1) interno, caracterizado porque en la zona de los extremos frontales se produce una ranura anular, porque por un lado sobresale el revestimiento (1) interno de la capa (2) de núcleo y el revestimiento (3) externo y porel otro lado, el revestimiento (3) externo sobresale de la capa (2) de núcleo y el revestimiento (1) interno, para alojar un anillo (14) de obturación, que se extiende entre el revestimiento (1) interno de un tubo de plástico y el revestimiento (3) externo de un tubo de plástico adicional.

Description

Procedimiento para la producción de tubos de plástico reforzados con fibra de vidrio de sección transversal arbitraria con estructura de tipo sándwich.

La presente invención se refiere a un procedimiento según el preámbulo de la reivindicación 1 de patente.

El uso de tubos de GFK (plásticos reforzados con fibra de vidrio) se conoce especialmente en la construcción de canales y en la construcción de tuberías de presión desde muchos años. Sin embargo, los tubos de canal subterráneos están expuestos a una presión externa elevada y continuamente están sujetos al riesgo de abolladuras. De forma análoga las tuberías de presión también están expuestas a una presión lateral enorme. Esta deficiencia puede remediarse aumentando correspondientemente el grosor de pared, ya que la rigidez de la sección transversal de pared se incrementa elevándola al cubo el grosor de pared. A este respecto se conoce desde muchos años, dividir la sección transversal de pared en dos capas de cobertura y una capa de núcleo, diseñándose sólo las capas de cobertura para tensiones de tracción o presión elevadas y componiéndose habitualmente de plástico reforzado con fibra de vidrio, mientras que la capa de núcleo sólo necesita diseñarse para proporcionar una resistencia a la presión y al empuje suficiente, para lo que a menudo basta una espuma sintética, por ejemplo un poliuretano espumado. Las estructuras de este tipo se denominan de tipo sándwich (intercalado).

Tales estructuras de tipo sándwich se han producido en el montaje de tuberías hasta el momento según tres métodos. En el primer método se pega en primer lugar sobre una capa de cobertura interna producida de plástico reforzado con fibra de vidrio, por ejemplo en el procedimiento de arrollamiento, un material de núcleo adaptado en el perfil, por ejemplo de espuma de plástico, sobre cuya superficie externa se extiende a su vez un pegamento y sobre el mismo se arrolla la capa de cobertura externa de plástico reforzado con fibra de vidrio.

En el segundo método los dos revestimientos de capa de cobertura se prefabrican por separado e individualmente y posteriormente se encajan uno dentro del otro, tras lo que se espuma el espacio intermedio mediante una mezcla de plásticos con capacidad de expansión.

En el tercer método se aplica en el procedimiento de moldeo por rotación en una pluralidad de operaciones de trabajo en un molde la capa de resina externa de la capa de cobertura externa, a continuación se aplica el reforzamiento de la capa de cobertura externa y se impregna con resina, posteriormente se aplica una mezcla con capacidad de expansión, específicamente más ligera como material de capa de núcleo y finalmente tras el endurecimiento de la capa de núcleo se introduce mediante la aplicación de una capa de resina y un reforzamiento la capa de cobertura interna.

Los tres métodos tienen sin embargo desventajas con respecto a la técnica de fabricación. La laboriosidad necesaria es relativamente elevada, sea o bien por la adaptación y pegado de la capa de núcleo en el primer método o bien por la fabricación individual de los dos revestimientos de capa de cobertura sobre dos núcleos de molde especiales, de diferente tamaño en el segundo método o bien por la puesta en marcha y parada repetida del molde por proyección para la
introducción de los reforzamientos en el tercer método.

Los tres métodos también tienen desventajas cualitativas, debido a que la capa de núcleo compuesta por espuma sintética está y debe estar endurecida, antes de aplicar la segunda capa de cobertura con una determinada tensión de arrollamiento. Esto es especialmente desventajoso para la resistencia de la unión entre la capa de cobertura y la capa de núcleo.

Para remediar esto, se propuso un procedimiento de fabricación, en el que sobre un molde rotativo, sobre el que se aplica en primer lugar de la manera en sí conocida una primera capa de cobertura mediante arrollamiento, se aproxima una segunda capa de cobertura con una separación radial de la primera capa de cobertura correspondiente al grosor de pared deseado, limitada por una guía y se arrolla junto con una pasta añadida simultáneamente con la misma, que rellena el espacio intermedio entre las dos capas de cobertura como capa de núcleo, de una pasta mezclada de una matriz todavía no endurecida y un granulado suplementario de la manera en sí conocida sobre la primera capa de cobertura, dimensionándose la composición de la pasta de tal manera, que la pasta puede soportar antes de endurecerse la segunda capa de cobertura arrollada en la separación radial predeterminada de la primera capa de cobertura.

Si bien este método tiene la ventaja de que la capa de núcleo y la segunda capa de cobertura se aplican directamente en el mismo proceso de recubrimiento y con ello puede producirse toda la sección transversal de tipo sándwich en prácticamente dos operaciones de trabajo inmediatamente consecutivas, sin embargo presenta también la desventaja de que la matriz de la pasta debe adaptarse empíricamente de una manera muy exacta a las demandas correspondientes para por un lado tener la capacidad de carga necesaria y por otro lado también, una capacidad de modelado lo suficientemente elevada. Incluso sólo con oscilaciones de la temperatura o de la humedad del aire reducidas debe aproximarse la matriz de nuevo de manera complicada a su óptimo. Esta desventaja ha impedido hasta el momento una utilización de este método en la fabricación en serie.

Una proposición de mejora para esta desventaja del método conocido se basa en utilizar para la pasta de la capa de núcleo en lugar de la matriz de plástico conocida una pasta sintáctica con una matriz mineral que puede endurecerse, por ejemplo una matriz de cemento. Esto lleva sin embargo a un aumento desventajoso del peso total del tubo. Otra desventaja de estos métodos se basa también en la enorme demanda de los dispositivos con respecto al sistema de aparatos para la fabricación de los tubos.

Una variante adicional conocida para la fabricación de formaciones de tipo sándwich para tubos, que funciona con un sistema de aparatos considerablemente menor se basa en que en primer lugar se fabrica un revestimiento interno de material de plástico reforzado con fibra de vidrio mediante arrollamiento sobre un mandril de moldeo rígido y a continuación se arrolla un material de núcleo resistente alrededor de esta revestimiento interno, pegándose el material de núcleo con el material todavía no polimerizado del revestimiento interno o mediante la adición posterior de un pegamento y a continuación se fabrica el revestimiento externo arrollando una barra de fibra de vidrio impregnada con resina sobre la superficie externa del material de núcleo estableciendo una unión por adhesión o bien mediante el material compuesto de manera correspondiente del revestimiento externo o bien mediante la adición por separado de un pegamento, a lo que sigue finalmente el endurecimiento de toda la formación. El material de núcleo resistente está compuesto a su vez por elementos prefabricados, que se alimentan sobre cuerdas portadoras continuas, arrollando las cuerdas portadoras junto con los elementos en el revestimiento interno. De aquí se produce una capa de núcleo unida parcial o completamente.

Sin embargo, los tubos según este procedimiento de fabricación no se han consagrado en la práctica sobre todo porque con respecto a la resistencia mecánica son desventajosos en comparación con los tubos de los procedimientos de fabricación más antiguos.

Por el documento DE 101 18 506 A se conoce un tubo, que presenta una construcción de tipo sándwich. La capa interna y la capa externa están formadas a este respecto por capas de laminado arrolladas, que están separadas por una capa de material de relleno. En los documentos EP 0 184 759 A y US 5.474.721 A se describen tubos y procedimientos para su fabricación similares. Si bien con los tubos de este tipo es posible reducir en parte los inconvenientes anteriormente descritos, sin embargo un punto débil de las uniones de tubos de este tipo existe en los puntos de unión de los tubos individuales. Los manguitos habituales han demostrado ser poco fiables y de fabricación compleja.

Por tanto, la presente invención se propone el objetivo de crear un procedimiento de fabricación para tubos de plástico reforzados con fibra de vidrio con una construcción de tipo sándwich, que evita las desventajas de los procedimientos conocidos y crear un tubo producido según esta construcción de tipo sándwich, que puede producirse con una sección transversal arbitraria, por ejemplo también como perfil ovoide, que presenta una elevada resistencia contra la presión interna y externa con simultáneamente un peso reducido del tubo, que tiene una propiedad de aislamiento térmico elevada necesaria especialmente para el transporte de alimentos y que de la manera más sencilla permite una unión estanca, sin manguitos entre los tubos individuales.

Un objetivo especial de la presente invención es además, crear un procedimiento de fabricación para tubos de plástico, así como los propios tubos de plástico, que pueden unirse de manera sencilla, segura y económica para formar una tubería.

Estos objetivos se solucionan según la invención mediante un procedimiento según la reivindicación 1 de patente. En un procedimiento de este tipo está previsto que el tubo de plástico reforzado con fibra de vidrio, que en el perfil puede presentar una sección transversal arbitraria, por ejemplo también un perfil ovoide, se fabrique en tres etapas, fabricándose el revestimiento interno de la manera en sí conocida mediante el arrollamiento de barras de fibra de vidrio impregnadas con resina sobre un mandril giratorio, fijo, en varias capas situadas unas sobre otras, preferiblemente en espiral. A continuación se pulveriza por ejemplo por medio de una pistola para espuma sobre el revestimiento interno que gira una espuma de dos componentes y tras alcanzar el grosor deseado de espuma se arrolla el revestimiento externo sobre el núcleo de espuma de la misma manera que el revestimiento interno. Estas tres etapas de trabajo pueden sucederse directamente, sin embargo también es posible, separarlas temporalmente entre sí.

Así puede ser efectivo por ejemplo fabricar en primer lugar una pluralidad de revestimientos internos, que a continuación se cargan en momentos diferentes para diferentes fines de utilización con capas de núcleo de diferente grosor de pared, debido a que el grosor de pared de la capa de núcleo depende de una manera muy fundamental del fin de utilización del tubo acabado.

Además puede ser efectivo, fijar el revestimiento interno y guiar la pistola para espuma alrededor del revestimiento interno.

El tubo de GFK según la invención con una construcción de tipo sándwich puede utilizarse tanto en la construcción de canales como también en la construcción de tuberías de presión. Especialmente las tuberías de presión para por ejemplo instalaciones de abastecimiento de agua potable, que no o sólo están enterradas a una profundidad reducida, pueden protegerse mediante un grosor de pared correspondiente de la capa de núcleo frente a un calentamiento o enfriamiento excesivo.

Los diferentes grosores de pared de la capa de núcleo pueden fabricarse de la manera más sencilla porque la espuma de dos componentes se aplica en varias capas sobre el revestimiento interno. Para conseguir un grosor de capa uniforme de la capa de núcleo en la medida deseada, ha resultado ser ventajoso tratar posteriormente en una realización preferida de la invención la superficie externa de la capa de núcleo mediante fresado de superficie, antes de aplicar el revestimiento externo.

Para obtener tubos de GFK, que sean especialmente estables frente a la presión lateral, se fresan en una realización especialmente preferida de la invención antes de aplicar el revestimiento externo en la pared de la capa de núcleo estrías circundantes, que llegan hasta el revestimiento interno, que se llenan directamente tras el fresado de estrías con bandas de fibra de vidrio realizando arrollamientos circundantes, antes de aplicar el revestimiento externo. Estas bandas de fibra de vidrio pueden estar impregnadas con resina.

Según las demandas con respecto a la superficie del revestimiento externo y/o la estabilidad contra la presión lateral, el espesor de los arrollamientos de bandas de fibra de vidrio puede corresponder prácticamente a la profundidad de las estrías fresadas, aunque también estar configurado más grueso, de modo que el producto final presente nervios circundantes. La profundidad de las estrías fresadas puede realizarse también con una medida arbitraria. Según la estabilidad demandada contra la presión lateral se varían el ancho de los nervios de bandas de fibra de vidrio y/o la separación de los nervios entre sí.

La presente invención se refiere además a tubos de plástico reforzados con fibra de vidrio según la reivindicación 11 de patente. Una ventaja especial de los tubos de GFK según la invención se basa en que tubos adyacentes pueden unirse entre sí de una manera muy sencilla y económica. Las uniones de tubos habituales están configuradas normalmente como manguitos en forma de campana o manguitos de empalme. Sin embargo, mediante la construcción de múltiples revestimientos del tubo de GFK según la invención puede utilizarse la zona de la capa de núcleo en los extremos de tubo para el alojamiento de un anillo de obturación. Esto tiene la ventaja adicional de que el anillo de obturación se protege mediante el revestimiento interno y el revestimiento externo frente a un daño mecánico.

Los tubos de GFK según la invención se representan en las figuras, no estando limitada la configuración geométrica de los tubos al igual que la configuración de los puntos de unión de dos extremos de tubo en contacto entre sí de manera explícita a los ejemplos representados.

Las figuras muestran:

la figura 1, la construcción principal de un tubo según la invención en una sección transversal; y

la figura 2, un detalle de una unión de tubos de dos tubos según la invención en una sección longitudinal.

La figura 1 muestra una sección a través de un segmento de tubo, que ilustra bien la construcción de tipo sándwich. Entre un revestimiento 1 interno y un revestimiento 3 externo se encuentra la capa 2 de núcleo. En formas de realización preferidas las superficies libres de revestimiento 1 interno o revestimiento 3 externo pueden estar revestidas opcionalmente además para fines de aplicación especiales con capas 6 de cobertura, una capa 7 enarenada, una capa 4 protectora interna y/o una capa 5 protectora química.

La figura 2 muestra una sección a través de una posible forma de configuración del punto de unión de dos extremos de tubo en contacto entre sí. Del tubo 9 se ha fresado en la zona de extremo el revestimiento 1 interno y el núcleo 2 de espuma. Del tubo 9 se ha fresado en la zona de extremo el revestimiento 3 externo y el núcleo 2 de espuma. Sobre la superficie 10 liberada de este modo del revestimiento interno del tubo 9 está colocada en este caso una obturación 14 rozante cónica, que se deforma ligeramente al deslizar los extremos de tubo para juntarlos y a este respecto entra en contacto con su punta 11 cónica libre con obturación en la superficie 12 liberada del revestimiento externo del tubo 8. En la forma de realización especialmente preferida representada en este caso las superficies frontales de lo núcleos 2 de espuma están protegidas adicionalmente mediante capas 13 de cobertura frente a la penetración de sustancias no deseadas.

Claims (15)

1. Procedimiento para la producción de tubos de plástico reforzados con fibra de vidrio de sección transversal arbitraria con estructura de tipo sándwich, en el que el revestimiento (1) interno se produce mediante el arrollamiento de barras de fibra de vidrio impregnadas en resina sobre un mandril giratorio, fijo, en varias capas situadas unas sobre otras, preferiblemente en espiral, a continuación se aplica una capa (2) de núcleo de espuma al revestimiento (1) interno, pulverizando la capa (2) de núcleo preferiblemente por medio de una pistola para espuma en varias capas en la forma de espuma de dos componentes, y tras alcanzar el grosor deseado de la capa (2) de núcleo se arrolla el revestimiento (3) externo sobre la capa (2) de núcleo de la misma manera que el revestimiento (1) interno, caracterizado porque en la zona de los extremos frontales se produce una ranura anular, porque por un lado sobresale el revestimiento (1) interno de la capa (2) de núcleo y el revestimiento (3) externo y por el otro lado, el revestimiento (3) externo sobresale de la capa (2) de núcleo y el revestimiento (1) interno, para alojar un anillo (14) de obturación, que se extiende entre el revestimiento (1) interno de un tubo de plástico y el revestimiento (3) externo de un tubo de plástico adicional.

2. Procedimiento para la producción de tubos de plástico reforzados con fibra de vidrio según la reivindicación 1, caracterizado porque para la aplicación de la capa (2) de núcleo el revestimiento (1) interno y/o la pistola para espuma está alojada de manera giratoria.

3. Procedimiento para la producción de tubos de plástico reforzados con fibra de vidrio según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la espuma tras un endurecimiento completo del revestimiento (1) interno se aplica sobre el mismo.

4. Procedimiento para la producción de tubos de plástico reforzados con fibra de vidrio según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la espuma se aplica directamente tras finalizar el arrollamiento del revestimiento (1) interno preferiblemente tras un endurecimiento sólo parcial del revestimiento (1) interno sobre el mismo.

5. Procedimiento para la producción de tubos de plástico reforzados con fibra de vidrio según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el revestimiento (3) externo se aplica directamente tras la aplicación completa de la capa (2) de núcleo en un número de capas predeterminado.

6. Procedimiento para la producción de tubos de plástico reforzados con fibra de vidrio según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque antes de aplicar el revestimiento (3) externo sobre la capa (2) de núcleo se establece el grosor de pared deseado de la capa (2) de núcleo mediante un fresado superficial.

7. Procedimiento para la producción de tubos de plástico reforzados con fibra de vidrio según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque antes de aplicar el revestimiento (3) externo sobre la capa (2) de núcleo se fresan en la capa (2) de núcleo estrías circundantes, que preferiblemente llegan hasta el revestimiento (1) interno, que preferiblemente se llenan directamente tras el fresado de estrías preferiblemente con bandas de fibra de vidrio impregnadas con resina realizando arrollamientos circundantes, antes de aplicar el revestimiento (3) externo.

8. Procedimiento para la producción de tubos de plástico reforzados con fibra de vidrio según la reivindicación 7, caracterizado porque el espesor de los arrollamientos de banda de fibra de vidrio corresponde al menos al espesor de la capa (2) de núcleo.

9. Procedimiento para la producción de tubos de plástico reforzados con fibra de vidrio según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la capa (2) de núcleo se fresa en uno o en ambos extremos de tubo parcial o completamente en una medida reducida y se coloca un anillo (14) de obturación en la parte fresada.

10. Procedimiento para la producción de tubos de plástico reforzados con fibra de vidrio según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque en la zona de los extremos de tubo se fresa adicionalmente a la capa (2) de núcleo también una parte del revestimiento (1) interno o del revestimiento (3) externo.

11. Procedimiento para la producción de tubos de plástico reforzados con fibra de vidrio según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque las superficies frontales de la capa (2) de núcleo se recubren por capas (13, 13') de recubrimiento.

12. Tubo de plástico reforzado con fibra de vidrio en una construcción de tipo sándwich, producido especialmente según un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11, que está compuesto por un revestimiento (1) interno de barras de fibra de vidrio impregnadas con resina, arrolladas, por un revestimiento (3) externo de barras de fibra de vidrio impregnadas con resina, arrolladas y por una capa (2) de núcleo situada entre el revestimiento (1) interno y el revestimiento (3) externo de espuma aplicada por pulverización, preferiblemente espuma de dos componentes, caracterizado porque por un lado el revestimiento (1) interno sobresale por la capa (2) de núcleo y el revestimiento (3) externo y por el otro lado, el revestimiento (3) externo sobresale por la capa (2) de núcleo y el revestimiento (1) interno, para alojar un anillo de obturación, que se extiende entre el revestimiento (1) interno de un tubo de plástico y el revestimiento (3) externo de un tubo de plástico adicional.

13. Tubo de plástico reforzado con fibra de vidrio según la reivindicación 12, caracterizado porque la capa (2) de núcleo presenta estrías fresadas, que preferiblemente llegan hasta el revestimiento interno, en las que están insertadas barras de fibra de vidrio en varias capas, siendo el grosor de las barras de fibra de vidrio situadas unas sobre otras igual o superior a la profundidad de las estrías.

14. Tubo de plástico reforzado con fibra de vidrio según la reivindicación 12 o 13, caracterizado porque en la zona de los extremos de tubo están fresadas partes de la capa (2) de núcleo, así como del revestimiento (1) interno o del revestimiento (3) externo.

15. Tubo de plástico reforzado con fibra de vidrio según las reivindicaciones 12 a 14, caracterizado porque los extremos de tubo fresados de tubos (8, 9) en contacto entre sí forman una ranura anular, en la que está insertado un anillo (14) de obturación, que preferiblemente está realizado como obturación rozante cónica.