ES2832809T3 - Banda de obturación de PTFE - Google Patents

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Abstract

Procedimiento para la fabricación de bandas de obturación (9) para el sellado de conexiones roscadas, siendo laminado PTFE para formar una película (1), en el que la película (1) formada por laminación es cortada a lo largo de líneas de corte (8) que se sitúan en el plano de la película (1) al menos aproximadamente normales a la dirección de laminación para formar bandas alargadas, cuya dirección longitudinal es al menos aproximadamente normal a la dirección de laminación en la película (1).

Description

DESCRIPCIÓN
Banda de obturación de PTFE
La invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de una banda de obturación alargada y flexible hecha de PTFE para el sellado de conexiones roscadas.
Ya en 1961, por el documento US 3002770 A fue propuesto públicamente utilizar una banda de PTFE (politetrafluoroetileno) como capa intermedia de sellado entre roscas de tornillo y tuerca en conexiones de tubos. Para la fabricación de la banda, PTFE en forma de polvo es mezclado con una pequeña porción de un aditivo oleoso, extrusionado y luego laminado sobre un soporte de rodillos de calandria para formar una banda larga, delgada y finalmente esta es enrollada. La banda es estirada sobre el soporte de rodillos de calandria, de modo que su peso específico sea de 1,2 a 1,8 g/mm3. (Los cuerpos de PTFE que se forman comprimiendo y amasando el polvo de PTFE tienen la particularidad de que cuando fluyen debido a la tensión de tracción, no solo cambian de forma, sino que también se vuelven porosos y por tanto reducen su densidad). Para la aplicación de la banda de sellado, esta se coloca en la rosca de tornillo y, mientras se mantiene la tensión de tracción es enrollada alrededor de la rosca de tornillo, de tal manera que las zonas longitudinales de la banda se superponen en el arrollamiento formado en la rosca del tornillo y las capas de arrollamiento adyacentes se adhieren entre sí al menos ligeramente. A la rosca de tornillo arrollada (normalmente se encuentra en el lado exterior de la superficie lateral de un extremo de tubo), se atornilla la parte colindante con una rosca de tuerca dispuesta en ella. La banda de obturación sella como está previsto el resquicio entre la rosca de tornillo y la tuerca, y actúa también como capa de deslizamiento durante el proceso de atornillado.
En comparación con el compuesto de fibras de cáñamo y una crema lubricante como medio de sellado, el PTFE es ventajoso como medio de sellado porque es químicamente estable durante décadas, por lo que no se liberan sustancias al medio transportado en una conducción tubular sellada con él, y también porque el efecto de deslizamiento se mantiene durante décadas, de modo que las conexiones roscadas selladas con él pueden separase también sin sufrir daños incluso después de décadas.
El inconveniente esencial de la banda de obturación según el documento US 3002770 A ha resultado ser que la conexión producida con él no es (suficientemente) estanca, sobre todo cuando las roscas de tornillo y las roscas de tuercas no solo se enroscan una dentro de otra, sino que también son enroscadas en algún momento brevemente en la dirección opuesta, como casi siempre es necesario para el ajuste de piezas de conexiones tubulares.
El documento CH 544127 A describe una banda de obturación que en uso es muy semejante en cuanto a la fabricación e inconvenientes a la del documento US 3002770 A. Según lo previsto está más estirada que la banda de obturación según el documento US 3002770 A, de modo que tiene una densidad ligeramente menor. Por tanto, el trabajo manual en la fabricación de una conexión de rosca de obturación es quizás un poco más fácil porque la banda es más blanda y, por tanto, se ajusta un poco mejor a las ranuras de la rosca. Sin embargo, tampoco es posible girar hacia atrás las piezas atornilladas porque en ese caso ya no está asegurada la estanqueidad.
El documento DE 102006023729 B3 describe un hilo de sellado de roscas de PTFE. Se forma plegando o retorciendo o trenzando una banda que ha sido fabricada según el procedimiento descrito anteriormente en varias capas o hebras parciales, de modo que se crea un hilo cuya superficie de sección transversal tiene una pluralidad de superficies parciales completamente o casi completamente separadas. Además, el hilo está humedecido con un lubricante. El hilo es mejor como medio de sellado que las bandas de obturación de acuerdo con los documentos mencionados anteriormente. Sin embargo, también es más caro en la fabricación y el lubricante requerido a menudo se percibe como un inconveniente.
El documento EP 1802 906 B1 describe un hilo de obturación de PTFE para el sellado de conexiones de tubos. El hilo consta de un solo filamento con una superficie de sección transversal rectangular; esta es de un máximo de 2 mm por 3 mm. La densidad del material es muy baja (entre 0,7 y 1,1 g/mm3), por lo que el hilo se puede deformar plásticamente muy bien. Para el sellado se utiliza junto con un lubricante líquido. El manejo de este hilo de obturación no se considera muy cómodo. El hecho de que siempre se tenga que utilizar un lubricante también se considera un inconveniente.
Todos los medios de obturación para conexiones roscadas descritos hasta ahora tienen en común que están hechos de PTFE, que están formados por deformación plástica como extrusión y/o laminación y que son alargados, siendo su dirección longitudinal paralela a la dirección principal de deformación durante la fabricación (extrusión, laminación, estiramiento).
La desventaja de los medios de obturación conocidos y mencionados es que dejan algo que desear en cuanto al efecto de sellado, o que requieren obligatoriamente la adición de un lubricante (líquido).
El objeto que se propone la invención es por tanto proporcionar un medio de obturación de PTFE para conexiones roscadas que sea cómodo de procesar, que selle de forma fiable, incluso cuando la conexión roscada sea atornillada en la dirección de apertura brevemente también otra vez y que, sin embargo, no requiera la aplicación de lubricante.
Para resolver el problema se parte de que los medios de obturación son una banda alargada y flexible hecha de PTFE laminado para formar una película que, según lo previsto, es estirada plásticamente en su dirección longitudinal por fuerza de tracción para la formación de una junta de rosca y mientras se mantiene la tensión de tracción es enrollada en la dirección circunferencial de la rosca alrededor de la rosca de tornillo, de modo que las áreas longitudinales de la banda de rosca se solapan.
El documento WO 96/07842 A1 describe un material de obturación basado en PTFE que no está previsto para juntas de rosca, sino para ser dispuesto entre las superficies frontales típicamente planas y enfrentadas de dos bridas de tubo. El material de obturación es un material largo de PTFE en forma de hilo. Se forma enrollando material plano laminado en torno a un eje que está girado aproximadamente 45° con respecto a la dirección de laminación en el plano del material plano, de modo que se forma un hilo redondo en cuya superficie lateral un canto lateral de la banda situada de base forma un tipo de espiral de rosca con una pendiente muy alta. La dirección longitudinal del hilo redondo se sitúa con un ángulo de aproximadamente 45° con respecto a la dirección longitudinal del material plano situado de base.
El documento WO 2004/113050 A1 describe un procedimiento de fabricación para seda dental basado en PTFE. Allí son coextrusionadas dos mezclas de material diferentes, estando formadas las dos, respectivamente, de PTFE y un material adicionado, de manera que se forma un hilo que presenta dos zonas de sección transversal diferente con respecto a la composición de material.
A diferencia de los medios de obturación convencionales realizados como película de PTFE laminada, se propone en la fabricación de la película a partir de las bandas alinear la dirección longitudinal de la banda alargada no paralela a la dirección de laminación, sino normal al plano de la película.
Sorprendentemente, la banda así formada tiene mejores propiedades para su uso como medio de sellado de roscas alargadas en forma de banda.
Fig. 1: ilustra de una manera muy estilizada un procedimiento de fabricación a modo de ejemplo para una banda de obturación según la invención a modo de ejemplo. Las flechas muestran la dirección de movimiento del material procesado.
De acuerdo con la Fig. 1, para la fabricación de una película 1 de PTFE sobre un soporte de rodillos de calandria, la hebra 2 original- obtenida habitualmente por extrusión de un polímero de PTFE- es deformada por presión en el espacio entre los dos rodillos de los pares de rodillos 3, 4. En la zona longitudinal entre pares de rodillos 3, 4 o rodillos 6, 7 distanciados uno de otro en la dirección de movimiento de la hebra 5 parcialmente procesada, la hebra también se puede estirar un poco, es decir, expandirse plásticamente por tensión de tracción, siendo la dirección de la tensión de tracción, y de la deformación plástica causada por ello, paralela a la dirección de laminación de la hebra 5.
Las pruebas han demostrado que la película 1 obtenida de esta manera es muy fuertemente anisotrópica con respecto a la deformabilidad plástica.
La película 1 es mucho más resistente frente a la deformación plástica paralela a la dirección de deformación principal (dirección de laminación y estiramiento, en la Fig. 1 simbolizada por flechas) presente durante la fabricación que frente a la deformación plástica en el plano de la película 1 perpendicular a la dirección principal de deformación presente durante la fabricación. Cuando la película 1 se deforma por tensión de tracción paralela a la dirección de deformación principal que prevalece durante la fabricación, es decir en su dirección longitudinal, el alargamiento a la rotura es solo aproximadamente una vigésima parte del valor que tiene el alargamiento a la rotura cuando la deformación de la película 1 por tensión de tracción en el plano de la película es normal a la dirección principal de deformación que prevalece durante la fabricación. (El alargamiento a la rotura durante la deformación en la dirección longitudinal de la película 1 se sitúa en el intervalo del 12 al 15 %; cuando se deforma perpendicularmente a ella es de alrededor del 300 %).
Las líneas discontinuas en la Fig. 1 simbolizan líneas de corte 8 rectas a través de las cuales es cortada la película 1 según la invención en bandas alargadas que son las bandas de obturación 9 que se van a fabricar. Es esencial según la invención que las líneas de corte 8 se sitúen normales a la dirección de movimiento de la hebra 2, 5 o la película 1 sobre el soporte de rodillos de calandria formado por pares de rodillos 3, 4 y los rodillos 6, 7.
Para formar una conexión roscada estanca- por ejemplo entre un extremo de tubo provisto de una rosca de tornillo y un manguito con rosca de tuerca- se toma una banda de obturación 9, que originalmente es al menos tan larga como la periferia de la rosca de tornillo, se deforma plásticamente por tracción manual en sus extremos de dos hasta cuatro veces su longitud anterior, después se enrolla sobre la rosca de tuerca desde el lado frontal de la misma, manteniéndose constantemente bajo una ligera tensión de tracción. Allí donde se tocan dos capas de la banda de obturación 9 enrollada sobre la rosca, las dos capas se adhieren entre sí con suficiente fuerza para que el devanado permanezca estable incluso sin lubricantes o adhesivos. Si la holgura entre la rosca del tornillo y la tuerca es muy grande, se pueden aplicar sin problema también muchas más de dos capas de banda de obturación 9 sobre la rosca de tornillo para salvar el espacio. También se pueden aplicar sin problema sobre la rosca de tornillo varias bandas de obturación 9 previamente separadas una tras otra y una encima de otra.
Una vez completado el enrollado de bandas de obturación 9 sobre la rosca de tornillo, la parte que tiene una rosca de tuerca es atornillada en la rosca de tornillo enrollada. Todas estas acciones se pueden llevar a cabo con tanta facilidad que incluso las personas sin experiencia pueden dominarlas inmediatamente en caso necesario. El resultado es una estanqueidad fiable entre las piezas atornilladas entre sí, incluso si la profundidad del atornillado debe tener que ser eventualmente reajustada y para ello las piezas atornilladas también deben ser giradas una respecto a otra en la dirección opuesta a la dirección de atornillado.
Las propiedades del material de la banda de obturación 9, mediante las cuales se logran estas ventajas, se consiguen por el estiramiento descrito aplicado de manera específica durante el montaje. El material de la banda de obturación 9 se vuelve blando y maleable como resultado de esta expansión y, por tanto, se ajusta perfectamente en los filetes de rosca y garantiza una conexión de rosca absolutamente hermética después del atornillado.
Este nuevo tipo de técnica se puede utilizar universalmente, es decir, para todas las conexiones de rosca comunes, como roscas NPT, roscas de tubo, accesorios roscados, sin necesidad de aplicación de lubricante adicional.
No existe una especificación estrictamente limitada para la expansión de la banda de obturación 9 a aplicar durante el montaje. En cualquier caso, se pueden lograr buenos resultados si la banda de obturación 9 se estira al menos de dos a cuatro veces su longitud original.
Los tamaños de las bandas de obturación 9 según la invención que han dado resultado hasta ahora son :
Espesor de 50 - 500 pm
Ancho de 5 - 30 mm
Longitud de 50 - 200 mm (dependiendo de la dimensión de la rosca)
Para la densidad de la banda de obturación 9 no deformada ha dado buen resultado el intervalo de 1,20-1,80 g/cm3. La banda de obturación fabricada según la invención no tiene por qué ser necesariamente una pieza plana sin dividir como está representado. Por ejemplo, también puede ser un llamado multifilamento, es decir, una estructura compuesta por muchas bandas o hilos largos y delgados. Por ejemplo, también puede ser una estructura de tipo haz que se forma partiendo una banda monolítica. La secuencia de deformaciones descrita es decisiva. (Inmediatamente antes del montaje, fuerte elongación plástica en la dirección longitudinal, que es la dirección de enrollado alrededor de la rosca, pero normal a la dirección en la que el material fue deformado principalmente durante la fabricación). Un reajuste de la conexión roscada que se va a sellar hasta un cuarto de vuelta en ambas direcciones, que a menudo es necesario durante el montaje, es posible incluso en el caso de conexiones de acero inoxidable sin poner en peligro la estanqueidad.
La banda de obturación fabricada según la invención también evita el roce de las piezas que van a ser atornilladas entre sí, lo que es especialmente temido en el caso de las roscas de acero inoxidable.
Se enumeran brevemente las ventajas (conocidas en sí) de la realización de una banda de obturación de PTFE sin otros aditivos:
- excelentes propiedades de deslizamiento, coeficiente de fricción por deslizamiento muy bajo
- excelente resistencia química
- intervalo de temperatura de uso de -200 °C a 260 °C
- no hay absorción de agua
- resistente al envejecimiento
- sin endurecimiento, fragilidad o similar
- sin reacciones químicas de ningún tipo con los medios que se encuentran en las conducciones.
Los ensayos de aplicación han demostrado que los accesorios y roscas de conducciones tubulares de acero inoxidable previstas para nitrógeno como fluido de presión y que fueron selladas con bandas de obturación fabricadas según la invención, pueden soportar presiones de hasta 200 bar y superiores sin ningún problema. Los accesorios de conducciones de agua que fueron sellados con bandas de obturación fabricadas según la invención pueden soportar 25 bar sin problemas. En ambos casos, la estanqueidad se mantiene incluso si las conexiones roscadas son desatornilladas varias veces un cuarto de vuelta y luego se vuelven a atornillar.
La tipo de aplicación rápido y sencillo es una gran ventaja para los instaladores. La susceptibilidad a errores se reduce drásticamente.

Claims (2)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para la fabricación de bandas de obturación (9) para el sellado de conexiones roscadas, siendo laminado PTFE para formar una película (1), en el que la película (1) formada por laminación es cortada a lo largo de líneas de corte (8) que se sitúan en el plano de la película (1) al menos aproximadamente normales a la dirección de laminación para formar bandas alargadas, cuya dirección longitudinal es al menos aproximadamente normal a la dirección de laminación en la película (1).
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que se forma una banda de obturación realizada como multifilamento dividiendo una banda de obturación monolítica fabricada según la reivindicación 1 en un haz de bandas más delgadas mediante varias hendiduras longitudinales.
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