WO2005007548A1 - Nuevo sistema para el sellado mediante junta elástica de uniones roscadas en tuberías para conducción de fluidos y dispositivo aplicador para el mismo - Google Patents

Nuevo sistema para el sellado mediante junta elástica de uniones roscadas en tuberías para conducción de fluidos y dispositivo aplicador para el mismo Download PDF

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    • D06M2200/40—Reduced friction resistance, lubricant properties; Sizing compositions

Definitions

  • This invention belongs to the technical sector of the sealing of threaded joints of fluid pipes, mainly in the field of plumbing.
  • the object of the present invention is to develop a system that is different and improves existing systems and that is also better suited to a greater number of applications.
  • the oldest system is the use of hemp fibers together with a paste that does not dry, made from oils.
  • the paste's mission is to lubricate the thread, making it easier to tighten and preserve the hemp. Hemp is a virtually no fiber
  • hemp and sealant paste Although the use of hemp and sealant paste is widespread, it is not suitable for facilities intended for the transport of water for human consumption, since hemp does not meet the requirements established for materials in contact with drinking water by promoting the growth of microorganisms
  • hemp is replaced by a synthetic polyamide fiber and the filament itself is impregnated with a paste that does not dry, not curable, based on oils.
  • a device commonly used in other fields such as "dental floss.”
  • This system is useful for small diameter metal threads, but it is not the most suitable for large threads with high tolerances. In these cases it is necessary to make many turns with this type of filament to achieve the desired tightness. In addition, it only allows a very limited modification of the final positioning or repositioning, since the caulking that is achieved is not elastic, since it is not, nor the filament, nor the paste.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) Perhaps the most universal system today is sealing with PTFE polytetrafluoroethylene tapes. These tapes are inert and resistant to most chemical agents, withstand moderate temperatures and are relatively inexpensive. Although its application is simple, among its disadvantages are that they are not suitable for plastic threads, since sometimes they cause their breakage to overcome the tightening force made on the thread, the resistance of the plastic material that composes it. On the other hand, PTFE is a plastic material but it has no elastic memory and does not recover its size, so it does not allow the correction of the position of the threaded joint pieces, which is a common practice in plumbing professionals or heating installers, for example.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) Unlike existing systems in the state of the art, made with pastes that do not dry and that by their own consistency have no elasticity properties, we propose a joint element capable of forming an elastic seal on the thread.
  • the elastic element of the invention is fully cured and is chemically inert (being a crosslinked silicone), does not contaminate or stain, is suitable for plastic threads, does not require extreme tightening, allows the final positioning to be selected and has a good repositioning tolerance.
  • ES2171293 (WO98 / 47805) also describes a sealing thread coated with a curable composition.
  • the curable compositions used in this prior art patent are of the type of oils with fillers, where the oil can be selected from flaxseed oil, silicone oils or mineral oils, with the drawbacks already described for this type of systems sealing, mainly that they do not constitute an elastic seal.
  • other coating polymers described in this prior art patent are different from those used in the present invention. These are compositions based on one or more mono and poly functional reactive monomers of acrylate and methacrylate esters.
  • the sealing system of the present invention although it also has a good mechanical resistance, due to the coating of the textile support by means of the silicone rubber-based polymer, it has elasticity for what it is
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) applicable in a greater type of threads of different classes of pipes, including the most common in plumbing and particularly in plastic pipes.
  • This elastic characteristic of the sealing system of the invention gives it a whole series of advantages over known sealing systems. It is easy to apply. It can be applied in threads, in a very versatile way, to a wide variety of pipes, industrial and domestic, including plastic tubes. Complying with the same sealing conditions as the sealing systems described in the State of the Art, requires a lower tightening of the tubes, which is shown to be important, especially in plastic tubes, when not breaking or deforming the thread or the thread. nut due to excessive tightening.
  • the aforementioned elastic character of the sealing system of the invention allows a greater repositioning of the threaded joints, a strong tightening is not necessary and also allows successive rectifications without losing the tightness.
  • the proposed system is the only one that is based on the use of a coating that is cured in the manufacturing process, thus obtaining a completely inert coated filament, unlike existing ones that are either uncured or curable compositions once applied.
  • the system is suitable for use in facilities intended for the conduction of water for human consumption, although this is not an exclusive feature of it.
  • the new system for sealing by means of elastic joint of threaded joints in pipes for fluid conduction aims to constitute a
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) true elastic joint, unlike other systems that act simply analogously to the application of bast. It consists of two parts, which we will describe separately: 1. Forming element of the joint.
  • textile supports in the invention there may be mentioned bands, threads or fibers, multifilaments, based on polypropylene, polyethylene or polyamide polymers, or other natural or synthetic filaments.
  • the elastic polymer and textile support do not alter the characteristics of drinking water and are chemically inert to the materials that transport the pipes where they are used (drinking and sanitary water, gas, city gas, etc.).
  • the thermal stability of the crosslinked polymer assembly - textile support is sufficient to be used in applications made in the plumbing and heating sector.
  • the elastic polymer is selected from at least one of the following: a silicone rubber, a polyurethane, a polyoxypropylene polymer, an acrylic polymer or any other type with elastic characteristics, with or without the addition of extenders (diluents), of one or more components, crosslinkable by heat, UV radiation, moisture or other systems.
  • a silicone rubber preferably of silicone rubber
  • a polyurethane preferably of silicone rubber
  • an acrylic polymer or any other type with elastic characteristics, with or without the addition of extenders (diluents)
  • liquid silicone rubbers that, with the intervention of a catalyst, preferably of platinum and subjecting them to high temperatures, manage to cross-link in a few minutes, which allows a continuous product manufacturing system.
  • a catalyst preferably of platinum and subjecting them to high temperatures, manage to cross-link in a few minutes, which allows a continuous product manufacturing system.
  • they can be Dow Corning, Silastic (Dow Corning) or Elastosil (Wacker Silicone) liquid silicone rubber
  • Preferred multifilament yarn are those based on polypropylene polymers, since this material has characteristics of elasticity and impregnation superior to other synthetic fibers such as polyamide. Also this set has an elasticity in accordance with that of the coating polymer, which allows it to be compressed and recover its dimension when repositioning occurs. Specifically polypropylene threads with a dtex between 500 and 3000, preferably between 900 and 2500.
  • a textile support of certain elasticity is impregnated, such as for example the polypropylene multifilament yarn, which has the adequate resistance to temperature and chemical agents and whose use is suitable in systems for fluid conduction, including water intended for human consumption.
  • the proportion by weight between the textile base and the elastic coating can vary between 30% and 700% coating / textile ratio.
  • this coating is cured.
  • this curing is carried out in a high temperature tunnel, in a range between 90 ° C and 150 ° C.
  • the multifilament thread is introduced continuously through a silicone rubber bath, completely covering its surface
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) throughout its contour, the excess coating is then eliminated by passing the coated thread by a device, which consists of an elastic membrane with two perpendicular cuts, and by passing the thread through the hole at the intersection of both perpendicular obtains an adequate dosage of the coating product.
  • the dosage is achieved by varying the following parameters: viscosity of the liquid rubber, speed of the passage of the filament through the cuvette and / or the rigidity of the membrane material.
  • the silicone rubber of the coating is reticulated or cured, as indicated above. At the exit of the drying or curing tunnel there is a machine that will wind the filament in the ideal cores for the manufacture of spare parts for sale, to be placed in the appropriate application devices.
  • an elastic element consisting of a fully crosslinked, chemically inert polymer, which is based on a textile support with a certain elasticity, which does not present any problem of aging or expiration, since both the textile filament and the crosslinked polymer have a virtually unlimited life under normal storage conditions, without the need to keep the assembly in a closed container or system, unlike other systems consisting of a fiber impregnated with a paste that does not dry.
  • the textile support, fiber or multifilament thread gives the sealing element, strength and the coating gives it elasticity. The resistance allows the sealing element to be positioned in a stable and durable way.
  • the elasticity allows to achieve a perfect seal without having to excessively tighten the threaded joints, hence it is very appropriate for conduits with plastic seals and allows them to reposition them.
  • the resulting elastic element is easy to apply in the pipe thread area and allows an elastic joint to be obtained between the thread fillets when tightening it, which presents the basic advantages
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) of this type of joints: it does not require an extreme tightening, it allows to select the final positioning and presents an important tolerance to repositioning. Likewise, since extreme tightening is not necessary, the system is suitable for plastic threads. Finally, being a cured and chemically inert element, it does not contaminate fluids or pipes.
  • Another preferred embodiment of the invention consists of a coextrusion (2) of the silicone on the filament.
  • a static mixer (3) through which the two components are circulated along a spiral
  • the mixing is carried out as the components advance through the screw that forms The spiral and without any retention enter the coextrusion injector, so there is no risk that the mixture will be crosslinked before being placed under pressure on the filament.
  • the dosage is mainly obtained by calibrating the nozzle and the feed pressure of the silicone, which can be of various types (A, B; Fig. 6).
  • Another preferred embodiment of the invention (Fig. 6) consists in depositing a thin layer of lubricant (6) on the already crosslinked silicone.
  • the product is more suitable for use in plastic threads.
  • the elastic element that is the object of this project is wound with a fold over a frustoconical mandrel, in order to facilitate its exit from the applicator device.
  • the applicator device consists of an enveloping body or housing (1), of adequate size and shape to fit in the user's hand. Inside the wrapping body there is a truncated conical reel (6) of elastic element (4), which is extracted by a hole (3) existing in the application part of the package. For cutting the elastic element, a blade (5) is incorporated, located adjacent to the exit hole of the thread. The opposite part of the application can be opened, using a lid
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) practicable (2), which allows replacing the "replacement” of elastic element and reusing the applicator.
  • the final presentation of the product is preferably in reels with cardboard or plastic core, which allows its sale as independent elements of the dispenser, that is, as spare parts, as presented in Figure 3. This makes a difference with dental floss systems. , in which the dispenser and the product constitute a whole that unnecessarily expensive the latter.
  • the dispenser does not need to be hermetically sealed before use, since the elastic element is not perishable, it has no expiration, as it is a dry thread. Nor is it necessary to have an upper cover, for the same reason, with the added advantage that, since it does not have an upper cover to be used every time it is used, it is easier to handle, even with just one hand, a circumstance that occurs with frequency in plumbing work.
  • FIG. 4 Another possible presentation for a smaller number of meters is the one described in Figure 4, which is very similar to the presentations of PTFE tapes that installers usually use.
  • a small metal (11) or plastic blade that facilitates cutting is attached to the reel (10).
  • This presentation has the advantage of being very economical and, above all, it is very similar to what installers use.
  • the coil of sealing wire that can be protected with a cover (12) is wrapped around the spool.
  • the object of sealing compounds of the standard is intended for use in contact with the gases of 1 to family (city gas), gases of 2 family (natural gas) and gases of 3 family (LPG, liquefied gases of oil), as well as hot water for heating systems (Class A), in gas appliances and their auxiliary equipment (Class B) as well as for the storage of LPG (Class C).
  • Decitex or dtex represents the unit of expression of the linear mass, the weight in grams being 10,000 m of filament.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) pressure on the other.
  • the assembly had a pressure gauge to measure the pressure inside.
  • the threads coated with the crosslinked silicone were applied on the male threads of the assembly, filling the gaps of 3 threads.
  • the female parts were threaded on these male threads with the usual means used by the plumbing professionals.
  • the assemblies were completed with the different threads coated with the crosslinked silicone, they were pressurized with air up to 6 bars. In each case it was checked whether leaks occurred (Observation 1). After this test, the female thread was rotated 45 ° in the opposite direction to the tightening (disassembly). It was checked in each case if there were leaks (Observation 2). The female part was screwed again by rotating 180 ° in the direction of tightening. In each case it was checked whether leaks occurred (Observation 3). The absence of leaks in the observations is indicated as OK.
  • a Dow Corning 3605 silicone rubber coating was prepared in the proportions of part A and part B indicated by the manufacturer (10: 1).
  • Part A is composed of dimethyl siloxane with dimethyl vinyl termination (CAS 68083-19-2), treated silica (CAS 68909-20-6) and platinum as a catalyst.
  • Part B is composed of dimethyl siloxane with dimethyl vinyl termination (CAS 68083-19-2) and methyl siloxane (CAS 63158-57-2).
  • Two types of dtex polypropylene yarn 1950 and 2000 were taken.
  • the coating was applied by means of the membrane application process explained above. The curing conditions of the silicone were 140 ° C for 5 minutes.
  • the weight ratio between the coating and the threads is described in the following table:
  • a SILASTIC 9252 / 150P (Dow Corning) silicone rubber coating was prepared in the proportions of part A and part B indicated by the manufacturer (10: 1).
  • Part A is composed of dimethyl siloxane with dimethyl vinyl termination (CAS 68083-19-2), treated silica (CAS 68909-20-6) and platinum as a catalyst.
  • Part B is composed of dimethyl siloxane with dimethyl vinyl termination (CAS 68083-19-2) and methyl siloxane (CAS 63158-57-2).
  • the same dtex 1950 and 2000 polypropylene yarn used in example 1 was taken
  • CN / tex unit of tenacity (Km of thread needed to break the thread by the action of its own mass.
  • CN / cm breakage work unit. It is the energy needed to break the wire and corresponds to the area under the force-elongation curve from the origin to the breaking point.
  • Figure 1 External view of the application device consisting of a body (1), a cover, in this example, located at the lower end (2,) a hole (3), in this case, arranged at the upper end by where the textile filament (4) coated by silicone rubber goes outside.
  • the cutting device (5) is arranged adjacent to the thread exit hole.
  • Figure 2 View of the interior of the application device where the spare part (6) is observed around whose core the thread (4) is wound. Said replacement is immobilized on the lower cover (2) by means of the stops (7), for example as a perimeter flange.
  • the lower cover (2) is embedded in the applicator body by means of recesses (8) formed therein and the corresponding projections (9) made at the ends of the cover itself.
  • Figure 3 Replacement containing 4 bobbins of thread.
  • Figure 4 Application device on reel.
  • Figure 5 Average force / elongation diagram of all coils.
  • Figure 6 Scheme of a preferred embodiment of the method of obtaining elastic yarn of the invention.
  • Thread feeding (2) co-extinguisher; (3) static mixer; (4) silicone feeder (A, B); (5) dryer; (6) lubricator; (7) windings.

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Abstract

Nuevo sistema para el sellado mediante junta elástica de uniones roscadas en tuberías para conducción de fluidos y dispositivo aplicador para el mismo. La invención consiste en un hilo con un alma polimérica, recubierto con una composición de caucho de silicona reticulada y, opcionalmente, sobre este recubrimiento, se dispone un compuesto lubricante. Las ventajas que presenta este sistema de sellado es que no contamina los fluidos de las tuberías cuyas juntas aísla, no mancha al aplicarlo, no requiere un apriete extremo, es apto para roscas plásticas y tiene tolerancia al reposicionamiento de las juntas. El sistema se completa con ejemplos de envases dispensadores aplicadores del hilo de sellado.

Description

Nuevo sistema para el sellado mediante junta elástica de uniones roscadas en tuberías para conducción de fluidos y dispositivo aplicador para el mismo.
Ámbito técnico de la invención
Esta invención pertenece al sector técnico del sellado de juntas roscadas de conducciones de fluidos, principalmente en el ámbito de la fontanería.
Estado de la Técnica.
Actualmente existen diversos elementos o sistemas para conseguir la estanqueidad de las uniones roscadas en tuberías. Naturalmente todos funcionan más o menos correctamente pero, dada la diversidad de materiales utilizados para la fabricación de tuberías de acero, acero inoxidable, hierro, cobre, polietileno, PVC y otros tipos de plásticos, así como la variedad de diámetros, tolerancias, fluidos y requerimientos de las instalaciones, ninguno de los sistemas actuales se puede considerar idóneo para todos y cada uno de los usos específicos.
El objeto de la presente invención es desarrollar un sistema que sea diferente y mejore los sistemas existentes y que además se adapte mejor a un mayor número de aplicaciones.
La base de funcionamiento de cualquier sistema de estanqueidad para uniones roscadas es calafatear con un material de relleno la holgura que existe entre los filetes de la rosca macho y la rosca hembra.
El sistema más antiguo es la utilización de fibras de cáñamo conjuntamente con una pasta que no seca, fabricada a base de aceites. La pasta tiene como misión la lubricación de la rosca, facilitando el apriete, y la conservación del cáñamo. El cáñamo es una fibra prácticamente sin
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) elasticidad y por ello la unión requiere un apriete muy fuerte, lo que hace el sistema ¡nviable para roscas plásticas, ya que llegan a partirse al apretarlas. Tampoco permite modificaciones significativas en el posicionamiento final de la rosca.
Aunque el uso del cáñamo y la pasta sellante está muy extendido, no es adecuado para instalaciones destinadas al transporte de agua de consumo humano, ya que el cáñamo no cumple con los requisitos establecidos para los materiales en contacto con agua potable al promover el crecimiento de microorganismos.
En lugar de cáñamo se han empleado otras fibras, incluso en roscas de pequeño diámetro se han utilizado simplemente hilos de coser. Pero los principales problemas de estas técnicas descritas son que la operación de instalación consume mucho tiempo, ya que hay que aplicar la pasta, luego el hilo y finalmente la pasta de nuevo, en muchos casos, precisando de una mano de obra precisa y experta, tipo fontaneros, montadores industriales, etc., siendo de más difícil uso por parte de particulares en el ámbito doméstico (bricolaje).
Otra variante a estos sistemas es la descrita en el Estado de la Técnica, en la que se sustituye el cáñamo por una fibra sintética de poliamida y el propio filamento va impregnado con una pasta que no seca, no curable , a base de aceites. Se consigue así una mayor facilidad de aplicación, ayudándose de un dispositivo de uso común en otros campos, como por ejemplo el "hilo dental". Este sistema es útil en roscas metálicas de pequeño diámetro, pero no es el más adecuado para roscas grandes y con tolerancias elevadas. En estos casos es necesario dar muchas vueltas con este tipo de filamento para conseguir la estanqueidad deseada. Además, solo permite una muy limitada modificación del posicionamiento final o reposicionamiento, ya que el calafateado que se consigue no es elástico, al no serlo, ni el filamento, ni la pasta.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) Tal vez el sistema más universal en la actualidad es el sellado con cintas de politetrafluoroetileno PTFE. Estas cintas son inertes y resistentes a la mayor parte de agentes químicos, soportan temperaturas moderadas y son relativamente económicas. Si bien su aplicación es sencilla, entre sus desventajas se cuentan que no son adecuadas para roscas plásticas, ya que en ocasiones originan su rotura al superar la fuerza de apriete realizada sobre la rosca, la resistencia del material plástico que compone la misma. Por otra parte, el PTFE es un material plástico pero que no tiene memoria elástica y no recupera su dimensión, por lo que tampoco permite la corrección de la posición de las piezas de la unión roscada, que es una práctica habitual en los profesionales de fontanería o instaladores de calefacción, por ejemplo.
Otro sistema disponible únicamente para el sellado de roscas metálicas es el uso de selladores anaeróbicos. Se consigue con ellos un sellado absolutamente seguro, pero tienen varias limitaciones, la principal es que sólo sirven para uniones metálicas. Otra es que exige ajuste fino o reducida tolerancia entre las piezas, lo que no siempre es habitual en aplicaciones de fontanería y por último, que no produce una estanqueidad inmediata, al requerir el sellador un tiempo de curado.
Finalmente están los selladores que forman juntas elásticas en los intersticios de las roscas, son masillas de secado rápido. Este sellado funciona bien en cualquier tipo de rosca, permite conseguir un posicionamiento final a voluntad y no produce roturas en las roscas plásticas. Sus desventajas son: que no es un sistema fácil de aplicar, ya que requieren de un sistema laborioso que consiste en la extracción de la pasta o masilla de su envase y su aplicación homogénea sobre la rosca. El sistema requiere por consiguiente tiempo. Una vez aplicados requieren tiempo para su curado antes de la puesta en servicio de la instalación y además su costo es relativamente elevado.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) A diferencia de los sistemas existentes en el estado de la técnica, elaborados con pastas que no secan y que por su propia consistencia no tienen propiedades de elasticidad, proponemos un elemento de junta capaz de formar una sellado elástico en la rosca.
El elemento elástico de la invención está totalmente curado y es químicamente inerte (al ser una silicona reticulada), no contamina ni mancha, es apto para roscas plásticas, no requiere un apriete extremo, permite seleccionar el posicionamiento final y presenta buena tolerancia al reposicionamiento.
El sistema es muy adecuado para roscas plásticas, en contraposición con la mayoría de los sistemas existentes en el Estado de la Técnica. Así por ejemplo en ES2171293 (WO98/47805) también se describe un hilo de sellado recubierto de una composición curable. Sin embargo las composiciones curables utilizadas en esta patente del Estado de la Técnica son del tipo de aceites con cargas , donde el aceite puede ser seleccionado entre aceite de linaza, aceites de silicona o aceites minerales, con los inconvenientes ya descritos para este tipo de sistemas de sellado, fundamentalmente que no constituyen un sellado elástico. Adicionalmente, otros polímeros de recubrimiento descritos en esta patente del Estado de la Técnica son diferentes a los utilizados en la presente invención. Se trata de composiciones a base de uno o más monómeros reactivos mono y poli funcionales de esteres de acrilato y metacrilato. Estos polímeros son conocidos como sellantes anaeróbicos, sólo sirven para sellado de roscas metálicas y son composiciones curables, pero no curadas Estos polímeros presentan una buena resistencia mecánica y por ello se aplican sobre todo en juntas de tuberías de plantas industriales. El sistema de sellado de la presente invención, si bien presenta también una buena resistencia mecánica, debido al recubrimiento del soporte textil mediante el polímero a base de caucho de silicona, presenta elasticidad por lo que es
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) aplicable en un mayor tipo de roscas de diferentes clases de tuberías, incluyendo las más habituales en fontanería y particularmente en tubos de plástico. Esta característica elástica del sistema de sellado de la invención lo dota de toda una serie de ventajas frente a los sistemas de sellado conocidos. Es fácil de aplicar. Puede aplicarse en roscas, de forma muy versátil, a toda una amplia variedad de tubos, industriales y domésticos, incluyendo tubos plásticos. Cumpliendo las mismas condiciones de estanqueidad que los sistemas de sellado descritos en el Estado de la Técnica, requiere un menor apriete de los tubos lo que se demuestra importante, especialmente en tubos de plástico, a la hora de no romper o deformar la rosca o la tuerca debido a un apriete excesivo.
El susodicho carácter elástico del sistema de sellado de la invención permite un mayor reposicionamiento de las uniones roscadas, no es necesario un apriete fuerte y además permite sucesivas rectificaciones sin que se pierda la estanqueidad.
Cabe pues resaltar que el sistema propuesto es el único conocido que se basa en la utilización de un recubrimiento que se cura en el proceso de fabricación, obteniéndose así un filamento recubierto totalmente inerte, a diferencia de los existentes que o son composiciones no curadas o curables una vez aplicadas.
El sistema es adecuado para su uso en instalaciones destinadas a la conducción de agua para el consumo humano, aunque ésta no es una característica exclusiva del mismo.
Descripción de la invención.
El nuevo sistema para el sellado mediante junta elástica de uniones roscadas en tuberías para conducción de fluidos, pretende constituir una
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) verdadera junta elástica, a diferencia de otros sistemas que actúan simplemente de forma análoga a la aplicación de estopa. Consta de dos partes, que describiremos por separado: 1. Elemento formador de la junta.
Es un elemento elástico constituido por un polímero elástico reticulado aplicado sobre un soporte textil de cierta elasticidad. Como soportes textiles preferidos en la invención se pueden citar bandas, hilos o fibras, multifilamentos, a base de polímeros de polipropileno, polietileno ó poliamida, u otros filamentos naturales o sintéticos.
El polímero elástico y el soporte textil no alteran las características del agua potable y son químicamente inertes a los materiales que transportan las conducciones donde son empleados (agua de consumo y sanitaria, gas, gas ciudad, etc.). La estabilidad térmica del conjunto polímero reticulado - soporte textil, es suficiente como para ser empleado en las aplicaciones realizadas en el sector de fontanería y calefacción.
El polímero elástico se selecciona de entre al menos alguno de los siguientes: un caucho de silicona, un poliuretano, un polímero de polioxipropileno, un polímero acrílico o cualquier otro tipo con características elásticas, con o sin adición de extenders (diluyentes), de uno o más componentes, reticulable por calor, radiación UV, por humedad o por otros sistemas. Preferente elegimos cauchos de silicona líquidos que con la intervención de un catalizador, preferentemente de platino y sometiéndolos a altas temperaturas consiguen reticular en pocos minutos, con lo que se permite un sistema de fabricación continuo del producto. A modo de ejemplo pueden ser cauchos de silicona líquidos Dow Corning, Silastic ( Dow Corning ) o Elastosil ( Wacker Silicone ). Estos cauchos se caracterizan por tener un elongación a la rotura elevada , entre 150% y
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) 700%, manteniendo una tensión de rotura también elevada, superior a 4 MPa.
Como hilo multifilamento preferido se eligen los basados en polímeros de polipropileno, ya que este material posee unas características de elasticidad y de impregnabilidad superior a otras fibras sintéticas como la poliamida. Igualmente este conjunto tiene una elasticidad acorde con la del polímero de recubrimiento, que le permite ser comprimido y recuperar su dimensión cuando se produce un reposicionamiento. En concreto hilos de polipropileno con un dtex comprendido entre 500 y 3000, preferentemente entre 900 y 2500.
Descripción del proceso de fabricación. (Aplicación con membrana).
Con este polímero elástico al que se ha adicionado un catalizador de Pt que permita una vida útil de la mezcla superior a 2 horas, se impregna un soporte textil de cierta elasticidad, como por ejemplo el hilo multifilamento de polipropileno, que presente la adecuada resistencia a la temperatura y a los agentes químicos y cuya utilización sea apta en sistemas para conducción de fluidos, incluso agua destinada al consumo humano. La proporción en peso entre la base textil y el recubrimiento elástico puede variar entre un 30% y un 700% relación recubrimiento / textil.
A continuación de la impregnación, que se realiza en un rango de velocidad entre 2 m/minuto y 10 m/minuto y antes del bobinado del elemento elástico en carretes con o sin núcleo, se procede al curado de este recubrimiento. Para los cauchos citados este curado se realiza en un túnel de alta temperatura, en un rango entre 90°C y 150°C.
Una forma preferida de realización del procedimiento se describe a continuación. El hilo multifilamento se introduce de forma continua a través de una baño de caucho de silicona, recubriéndose totalmente su superficie
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) en todo su contorno, a continuación se elimina el exceso de recubrimiento mediante el paso del hilo recubierto por un dispositivo, que consiste en una membrana elástica con dos cortes perpendiculares, y al hacer pasar el hilo por el orificio en la intersección de ambas perpendiculares se obtiene una dosificación adecuada del producto de recubrimiento. La dosificación se consigue variando los siguiente parámetros: viscosidad del caucho líquido, velocidad del paso del filamento por la cubeta y/o la rigidez del material de la membrana. A continuación, se retícula o cura el caucho de silicona del recubrimiento, tal como se ha indicado anteriormente. A la salida del túnel de secado o curado se dispone una máquina que bobinará el filamento en los núcleos idóneos para la fabricación de los recambios destinados a la venta , para ser colocados en los dispositivos adecuados de aplicación.
Se consigue así formar un elemento elástico, consistente en un polímero totalmente reticulado, químicamente inerte, que tiene como base un soporte textil con cierta elasticidad, que no presenta ningún problema de envejecimiento ni caducidad, ya que tanto el filamento textil como el polímero reticulado tienen una vida prácticamente ilimitada en condiciones normales de almacenamiento, sin necesidad de mantener el conjunto en un recipiente o sistema cerrados, a diferencia de otros sistemas constituidos por una fibra impregnada de una pasta que no seca. De esta forma, el soporte textil, fibra o hilo multifilamento, confiere al elemento de sellado, resistencia y el recubrimiento le confiere, elasticidad. La resistencia permite que el elemento de sellado se posicione de forma estable y duradera. La elasticidad permite conseguir una estanqueidad perfecta sin tener que apretar excesivamente las juntas roscadas, de ahí que sea muy apropiado para conducciones con juntas de plástico y que permita el reposicionamiento de las mismas. El elemento elástico resultante es de fácil aplicación en el área de la rosca de la tubería y permite obtener una junta elástica entre los filetes de la rosca al realizar el apriete de la misma, que presenta las ventajas básicas
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) de este tipo de juntas: no requiere un apriete extremo, permite seleccionar el posicionamiento final y presenta una importante tolerancia al reposicionamiento. Igualmente, al no ser necesario un apriete extremo el sistema es apto para roscas plásticas. Por ultimo, al tratarse de un elemento curado y químicamente inerte, no contamina los fluidos, ni las tuberías.
Otra forma preferida de realización de la invención consiste en una coextrusión (2) de la silicona sobre el filamento. De esta forma podemos realizar la mezcla de los componentes en un mezclador estático (3), por el que se hacen circular los dos componentes a lo largo de una espiral , la mezcla se va realizando a medida que los componentes avanzan por el tornillo que conforma la espiral y sin ninguna retención entran en el inyector de coextrusión, con lo que no hay riesgo de que se reticule la mezcla antes de ser depositada a presión sobre el filamento. La dosificación se obtiene fundamentalmente por el calibrado de la boquilla y la presión de alimentación de la silicona, que puede ser de varios tipos (A, B; Fig. 6). Otra realización preferida de la invención (Fig. 6) consiste en depositar sobre la silicona ya reticulada una tenue capa de lubricante (6). Los ensayos se han centrado en aceites con alto poder de lubricación, que no se secan, ni se oxidan y que además son aptos para estar en contacto con agua potable. Podemos citar a modo de ejemplo, un aceite puro de vaselina líquida o un aceite sintético como el Evastene AW 22, apto para la industria alimentaria. Con este tratamiento , que se puede realizar en continuo a la salida del túnel de secado (5) o en la alimentación de las máquinas bobinadoras (7) de los carretes, se mejoran las prestaciones del producto como sigue: .- El hilo protege de la oxidación a los filetes de las roscas, con lo cual el desmontaje de la unión al cabo de mucho tiempo resulta más fácil.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) .- El apriete necesario para enroscar una cantidad determinada de pasos de rosca es mucho menor y se obtiene la estanqueidad sin un necesidad de un apriete a tope.
.- Como consecuencia del menor esfuerzo de apriete el producto resulta más adecuado para su utilización en las roscas plásticas.
.- La reposicionabilidad de la rosca es mucho mayor, es decir después de apretada la rosca hasta obtener la estanqueidad, sin haber llegado se puede buscar el ángulo exacto que queremos entre las piezas acopladas reapretando la unión, o bien si hemos apretado a tope el sistema permite aflojar hasta el ángulo deseado. Esta operación se puede repetir varias veces. Se han obtenido en ambos sentidos reposicionamientos mayores de 180°.
.- La penetración del filamento entre los filetes de la rosca se mejora notablemente.
2. Dispositivo aplicador.
El elemento elástico objeto de este proyecto se bobina con un plegado sobre un mandril troncocónico, con el objeto de facilitar la salida del mismo desde el dispositivo aplicador.
Estas bobinas, al tener núcleo, pueden comercializarse como "recambios" para el dispositivo aplicador reutilizable, a diferencia de otros sistemas existentes en el mercado de un solo uso.
El dispositivo aplicador consta de un cuerpo envolvente o carcasa (1), de tamaño y forma adecuado para que quepa en la mano del usuario. En el interior del cuerpo envolvente se dispone el carrete troncocónico (6) de elemento elástico (4), el cual es extraído por un orificio (3) existente en la parte de aplicación del envase. Para el corte del elemento elástico se incorpora una cuchilla (5), situada adyacente al orifico de salida del hilo. La parte opuesta a la de aplicación se puede abrir, mediante una tapa
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) practicable (2), lo que permite sustituir el "recambio" de elemento elástico y reutilizar el aplicador.
La presentación final del producto es preferentemente en carretes con núcleo de cartón o plástico, que permite su venta como elementos independientes del dispensador, es decir como recambios, tal como se presenta en la Figura 3. Esto marca una diferencia con los sistemas tipo hilo dental, en los que el dispensador y el producto constituyen un todo que encarece innecesariamente este último.
El dispensador no es necesario que esté herméticamente sellado antes de su uso, ya que el elemento elástico no es perecedero, no tiene caducidad, al tratarse de un hilo seco. Tampoco es necesario que tenga tapa superior, por idéntico motivo, con el añadido ventajoso de que, al no tener una tapa superior que practicar cada vez que se utiliza, es de más fácil manejo, incluso con una sola mano, circunstancia que se produce con frecuencia en los trabajos de fontanería.
Otra presentación posible para menor cantidad de metros es la descrita en la Figura 4, que es muy similar a las presentaciones de las cintas de PTFE que habitualmente usan los instaladores. Al carrete (10) se le adosa o practica una pequeña cuchilla metálica (11) o de plástico que facilita el corte. Esta presentación tiene la ventaja de ser muy económica y sobre todo es de un uso muy similar al que acostumbran los instaladores.
Alrededor del carrete se enrolla la bobina de hilo de sellado que puede protegerse con una cubierta (12).
A continuación se presentan algunos ejemplos que ilustra el objeto de la presente patente.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) El método de ensayo empleado para comprobar la eficiencia del sellado de las uniones roscadas realizadas con el sistema de sellado descrito en la presente patente es el descrito en la norma europea UNE EN 751-2:1997 "Materiales sellantes para juntas roscadas metálicas en contacto con gases de la 1a, 2a y 3a familia y con agua caliente. Parte 2: Compuestos sellantes no endurecibles". Esta norma especifica los requisitos y los métodos de ensayo para los compuestos sellantes que no endurecen, y que son adecuados para el sellado de las uniones metálicas roscadas. Los compuestos sellantes objeto de la norma está destinados a ser utilizados en contacto con los gases de la 1a familia (gas ciudad), gases de la 2a familia (gas natural) y gases de la 3a familia (GLP, gases licuados de petróleo), así como agua caliente para los sistemas de calefacción (Clase A), en aparatos de gas y sus equipos auxiliares (Clase B) así como para el almacenaje de GLP (Clase C).
Ejemplo 1.
Varios hilos de polipropileno de diferentes dtex se recubrieron con caucho de silicona RTV 3133/933 de "GLASPOL COMPOSITES, S.L." empleando, en ocasiones, diferentes técnicas de aplicación. La silicona fue curada en las condiciones indicadas por el fabricante (24 h a temperatura ambiente).
Decitex o dtex representa la unidad de expresión de la masa lineal, siendo el peso en gramos 10.000 m de filamento.
A fin de evaluar el comportamiento de los hilos impregnados en el sellado de uniones roscadas, se realizaron uniones de tuberías de hierro de media pulgada con acoplamientos de la misma medida. Los enroscamientos de los acoplamientos eran de tipo cónico paralelo como los empleados habitualmente por los profesionales del sector de la fontanería. Este ensamblaje estaba sellado por un extremo y conectado una bomba de
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) presión por el otro. El ensamblaje disponía de un manómetro a fin de medir la presión en el interior.
Los hilos recubiertos con la silicona reticulada se aplicaron sobre las roscas macho del conjunto, rellenado los huecos de 3 roscas. Sobre estas roscas macho se roscaron las piezas hembra con los medios habituales empleados por los profesionales de la fontanería. Una vez completados los ensamblajes con los diferentes hilos recubiertos con la silicona reticulada, fueron presurizados con aire hasta 6 bares. Se comprobó en cada caso si se producían fugas (Observación 1). Tras este ensayo se procedió a girar la rosca hembra 45° en sentido opuesto al apriete (desmontado). Se comprobó en cada caso si se producían fugas (Observación 2). Se volvió a enroscar la pieza hembra girando 180° en el sentido del apriete. Se comprobó en cada caso si se producían fugas (Observación 3). La ausencia de fugas en las observaciones se indica como OK.
Los resultados obtenidos se presentan en la siguiente tabla:
Figure imgf000015_0001
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) Estos resultados demuestran la función satisfactoria (OK) de sellado del producto descrito y del proceso preferido en la presente patente (aplicación de membrana). No OK significa que la junta presentó pérdidas. Ejemplo 2
Se preparó un recubrimiento de caucho de silicona Dow Corning 3605 en las proporciones de parte A y parte B indicadas por el fabricante (10:1). La parte A está compuesta por dimetil siloxano con terminación dimetil-vinilo (CAS 68083- 19-2), sílice tratada (CAS 68909-20-6) y platino como catalizador. La parte B está compuesta por dimetil siloxano con terminación dimetil-vinilo (CAS 68083- 19-2) y metil siloxano (CAS 63158-57-2). Se tomaron dos tipos de hilo de polipropileno de dtex 1950 y 2000. Se aplicó el recubrimiento por medio del proceso de aplicación por membrana explicado anteriormente. Las condiciones de curado de la silicona fueron de 140°C durante 5 minutos. La relación de peso entre el recubrimiento y lo hilos se describe en la siguiente tabla:
Figure imgf000016_0001
Ejemplo 3.
Se preparó un recubrimiento de caucho de silicona SILASTIC 9252/150P (Dow Corning) en las proporciones de parte A y parte B indicadas por el fabricante (10:1). La parte A está compuesta por dimetil siloxano con terminación dimetil- vinilo (CAS 68083-19-2), sílice tratada (CAS 68909-20-6) y platino como catalizador. La parte B está compuesta por dimetil siloxano con terminación dimetil-vinilo (CAS 68083-19-2) y metil siloxano (CAS 63158-57-2). Se tomaron los mismos hilo de polipropileno de dtex 1950 y 2000 empleados en el ejemplo 1
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) y se aplicó el recubrimiento por medio del proceso de aplicación por membrana explicado anteriormente. Las condiciones de curado de la silicona fueron de 140 °C durante 210 segundos. La relación de peso entre el recubrimiento y los hilos se describe en la siguiente tabla:
Figure imgf000017_0001
Los hilos recubiertos en los ejemplos 2 y 3 fueron ensayados en sus propiedades mecánicas (alargamiento, fuerza, tenacidad y trabajo). Los valores encontrados se presentan en la siguiente tabla:
Figure imgf000017_0002
Los hilos recubiertos en los ejemplos 2 y 3 fueron ensayados para comprobar la eficiencia del sellado de uniones roscadas realizadas con el método de ensayo descrito en la norma europea UNE EN 751-2:1997 "Materiales sellantes para juntas roscadas metálicas en contacto con gases de la 1a, 2a y 3a familia y con agua caliente. Parte 2: Compuestos sellantes
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) no endurecibles". Los resultados en todos los casos fueron satisfactorios, en la medida que cumplieron la referida norma UNE.
CN/tex = unidad de tenacidad (Km de hilo necesarios para romper el hilo por la acción de su propia masa.
CN/cm = unidad de trabajo de rotura. Es la energía necesaria para romper el hilo y corresponde al área bajo la curva fuerza-alargamiento desde el origen hasta el punto de rotura.
Descripción de las figuras
Figura 1 : Vista exterior del dispositivo de aplicación que consta de un cuerpo (1), una tapa, en este ejemplo, situada en el extremo inferior (2,) un orificio (3), en este caso, dispuesto en el extremo superior por donde sale al exterior el filamento textil (4) recubierto por el caucho de silicona. El dispositivo de corte (5) se dispone adyacente al orificio de salida del hilo.
Figura 2: Vista del interior del dispositivo de aplicación donde se observa el recambio (6) alrededor de cuya alma se enrolla el hilo (4). Dicho recambio se inmoviliza sobre la tapa inferior (2) mediante los topes (7), por ejemplo a modo de pestaña perimetral. La tapa inferior (2) se encastra al cuerpo del aplicador mediante unos rebajes (8) conformados en el mismo y los correspondientes salientes (9) practicados en los extremos de la propia tapa.
Figura 3: Recambio conteniendo 4 bobinas de hilo.
Figura 4: Dispositivo de aplicación en carrete.
Figura 5: Diagrama promedio fuerza/alargamiento de todas las bobinas.
Abcisas: E % = Alargamiento rotativo o elongación.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) Ordenadas: F(CN) : CentiNewton (Equivale a 1 ,02 gramos-fuerza) A: Polipropileno B: Poliamida
C: Muestra control existente en el mercado (Loctite 55, Henkel Ibérica, S.A.).
Figura 6: Esquema de una realización preferida del procedimiento de obtención de hilo elástico de la invención. (1) Alimentación del hilo; (2) coextinsor; (3) mezclador estático; (4) alimentador de silicona (A, B); (5) secador; (6) lubrificador; (7) bobinados.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26)

Claims

R E I V I N D I C A CI O N E S
1.- Sistema de sellado de uniones roscadas de tuberías caracterizado por comprender un soporte textil elástico recubierto por un polímero elástico reticulado, a base de un caucho de silicona.
2.- Sistema de sellado según la reivindicación 1 caracterizado porque el caucho de silicona utilizado en el recubrimiento del soporte textil posee una elongación a la rotura superior al 150% y una tensión de rotura superior a 4 MPa
3.-Sistema de sellado según las reivindicaciones 1 y 2 caracterizado porque el soporte textil es una banda, un hilo o una fibra, multifilamento, elástica, preferentemente a base de un polímero de polipropileno, polietileno o poliamida.
4.- Sistema de sellado según las reivindicaciones 1 a 3 caracterizado porque la relación entre el recubrimiento y el soporte textil oscila en el rango entre el 30% y el 700%.
5.- Sistema de sellado según las reivindicaciones 1 a 4 caracterizado porque el soporte textil es un hilo de polipropileno con un dtex comprendido entre 500 y 3000, preferentemente entre 900 y 2500.
6.- Sistema de sellado según las reivindicaciones 1 a 4 caracterizado porque el soporte textil, preferentemente en forma de hilo multifilamento (4) se encuentra enrollado en el alma recambiable (6, 10) de un envase aplicador emergiendo dicho soporte textil por un extremo de aplicación del envase, aplicándose directamente sobre la rosca de la tubería los segmentos de hilo cortados a la longitud apropiada por un mecanismo de corte (5, 11) dispuesto también en la parte de aplicación del hilo de sellado.
7.- Sistema de sellado según la reivindicación 6 caracterizado porque el soporte textil, preferentemente en forma de hilo multifilamento (4) se encuentra enrollado en el alma recambiable (6) de un envase aplicador abierto, sin cierre, por su extremo de aplicación, con al menos una tapa en el extremo opuesto al de aplicación (2) por medio de la cual se accede al interior del envase aplicador, emergiendo dicho soporte textil por el extremo de aplicación de la carcasa (1) del envase a través de un orificio (3), aplicándose directamente sobre la rosca de la tubería los segmentos de hilo cortados a la longitud apropiada por un mecanismo de corte (5) dispuesto también en la parte de aplicación adyacente al orificio de salida del hilo de sellado.
8.- Sistema de sellado según la reivindicación 7 que comprende los recambios de hilo de sellado enrollados alrededor de un alma (6) que se inmoviliza dentro de la carcasa 1 del envase aplicador.
9.- Sistema de sellado según la reivindicación 8 caracterizado porque el alma del recambio de hilo de sellado se inmoviliza preferentemente sobre la tapa inferior 2 a través de elementos de tope (7) emergentes sobre la superficie interna de dicha tapa.
10.- Sistema de sellado según la reivindicación 6 caracterizado porque sobre el hilo de sellado enrollado alrededor del alma (10) se dispone una cubierta protectora (12).
11.- Procedimiento de obtención del hilo elástico utilizado en el sistema de sellado de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el hilo multifilamento se introduce en un baño de caucho de silicona, recubriéndose de forma continua su superficie, en todo su contorno; a continuación se elimina el exceso de recubrimiento mediante el paso del hilo recubíerto por una membrana elástica con dos cortes perpendiculares, de forma que al hacer pasar el hilo por el orificio en la intersección de ambas perpendiculares se obtiene una dosificación adecuada del producto de recubrimiento en función de la viscosidad del caucho líquido, la velocidad del paso del filamento por la cubeta y/o la rigidez del material de la membrana; a continuación, se retícula o cura el caucho de silicona del recubrimiento, con la intervención de un catalizador a alta temperatura; una vez reticulado el recubrimiento se seca mediante un túnel de secado, bobinándose por último el filamento recubierto sobre un núcleo base del recambio que se introduce y fija en el dispositivo de aplicación.
12.- Procedimiento según la reivindicación 11 caracterizado porque el catalizador de curado utilizado es preferentemente platino.
13.- Procedimiento según las reivindicaciones 1 1y 12 caracterizado porque la temperatura de curado está en el rango de 90-150°C.
14.- Procedimiento según las reivindicaciones 11 a 13 caracterizado porque la velocidad a la que se introduce el hilo multifilamento en el baño de caucho de silicona oscila entre 2m/min - 10m/min.
15.- Procedimiento según las reivindicaciones 11 a 14 caracterizado porque una vez que el hilo multifilamento se ha recubierto con la capa de silicona y dicha capa está seca e inerte, se impregna el hilo recubierto con un compuesto lubricante.
16.- Procedimiento de obtención de hilo elástico caracterizado porque se recubre un hilo multifilamento con al menos un polímero elástico reticulado, preferentemente una silicona, mediante la extrusión y una vez seco e inerte dicho recubrimiento, se impregna el hilo recubierto con un compuesto lubricante.
17.- Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 15 o 16 caracterizado porque el compuesto lubricante es un aceite.
18.- Sistema de sellado según la reivindicación 1 caracterizado porque el hilo multifilamento, una vez recubierto de silicona se impregna con un compuesto lubricante.
19.- Sistema de sellado, según la reivindicación 18 caracterizado porque el compuesto lubricante es un aceite.
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