DESCRIPCIÓN
"TUBO POROSO PARA RIEGO EXUDATIVO Y PROCEDIMIENTO PARA LA
FABRICACIÓN DEL MISMO"
Sector técnico de Ia invención
La presente invención se refiere a Ia fabricación de tubos porosos para riego exudativo, de tipo de los que comprenden un ánima de tubo textil, recubierta de un material poroso, que comprende una mezcla de resina y aditivos, tales como por ejemplo plastificante, colorante, espesantes, etc.,
Estado de técnica
Es conocido desde hace tiempo, en Ia industria agropecuaria y en jardinería, Ia práctica el riesgo exudativo, basado en Ia utilización para Ia circulación del agua de tubos provistos de poros. Por acción de Ia presión del agua, ésta ale a través de los poros yendo a irrigar el terreno circundante. La patente US1254902, de 29 de enero de 1918 ya describe un sistema de irrigación de este tipo.
Como estado de Ia técnica más cercano cabe citar Ia patente EP0462038 (con prioridad ES 2032239), en Ia que se describe un tubo de riego exudativo, conocidos en Ia técnica e Ia industria agropecuaria por su capacidad de vehicular agua, Ia cual emerge con finalidades de irrigación en forma de gotas, o mediante exudación, merced a Ia porosidad de las paredes. El tubo de riego exudativo de este documento se encuentra comprendido por un ánima integral de tubo textil, recubierta de un material poroso compuesto por una mezcla de resina, plastificante, negro de humo coloidal, bactericidas, fungicidas, algicidas y espesantes. La estructura y constitución del tubo de riego exudativo presenta elevada resistencia Ia acción de agentes orgánicos e inorgánicos, así como elevada resistencia mecánica a Ia tracción y a Ia rotura
por presión del líquido de riego, todo Io cual permite su instalación de forma superficial o bien enterrada, asimismo dichas estructura y constitución confiere al tubo de riego exudativo una elevada flexibilidad mecánica. Aplicable a Ia industria agropecuaria.
En Ia memoria de dicha patente se afirma que el ánima de tubo textil está tejida según cualquier procedimiento de tejeduría, aunque en ella se explica únicamente como obtener el ánima mediante procedimientos de tejido de calada en que dos hilos, de trama y urdimbre, se cruzan estirados formando una estructura uniforme.
Es conocido que Ia técnica de tejeduría por calada otorga a Ia tela un elevado grado de rigidez, Io cual puede comportar un inconveniente en el caso de Ia implantación de tubos de riego en agricultura, por ser éstos más propensos a Ia rotura (las máquinas de calada tienen una productividad máxima actualmente de 1000 pasadas por minuto). En efecto, para producir un tejido con característica tubular por Ia técnica de calada es necesario usar los orillos de Ia derecha y de Ia izquierda para que actúen como costura de unión entre el tejido superior y el inferior, costuras que Ie confieren al tubo una rigidez estructural añadida a Ia que ya Ie confiere el ligado propio de un tejido formado según Ia técnica de calada.
Por otra parte, Ia porosidad de que gozan estos tubos, deseable a los efectos de una correcta funcionalidad de Ia exudación, puede facilitar, cuando el tubo se entierra, Ia introducción de raíces en el tubo, y aún Ia destrucción el mismo, Io cual supone un nuevo problema. Además, existe el inconveniente añadido de que Ia abrasividad de los polvos de los aditivos de las resinas de las capas porosas pueden ser causa del deterioro de las puntas de las raíces de las plantas irrigadas.
Además, el tubo de esta patente incorpora bactericidas, algicidas y fungicidas, las cuales pueden perjudicar el cultivo, así como cloro y fósforo,
elementos declarados como insalubres, nocivos y peligrosos desde el punto de vista medioambiental y sanitario.
La finalidad de Ia presente invención es proporcionar una solución conjunta a los anteriores inconvenientes.
Explicación de Ia invención
A tal finalidad, el objeto de Ia presente invención es un tubo poroso para riego exudativo, de novedoso concepto y funcionalidad, según se establece en Ia parte caracterizadora de Ia reivindicación 1.
En las reivindicaciones 2 y subsiguientes se expresan características de formas de realización de Ia invención.
Según otro aspecto según Ia invención, se da a conocer el procedimiento para Ia fabricación del tubo poroso anterior, mediante procedimientos "de punto", según Ia reivindicación 10 y sucesivas, y en particular mediante técnicas de urdimbre o de recogida, n una máquina circular de pequeño diámetro, a partir de un único hilo por cada juego de trabajo que se va entrelazando consigo mismo formando hileras horizontales o mallas.
Dependiendo del tipo de cultivo que se deba regar, pueden ser precisas tuberías que necesiten mucha flexibilidad en su recorrido aunque Io más habitual es que sean líneas principalmente rectas (aunque flexibles). Para este último supuesto (líneas principalmente rectas), se ha ideado el tubo de Ia presente invención, en que se describe el uso del sistema de tejeduría por recogida, pues Io que más demanda el mercado es tubería porosa para cultivos en líneas rectas.
Así, para cultivos "en línea" es preferible utilizar el sistema de tejeduría de punto por recogida con el ligado más simple que existe, puesto que de esta
manera su comportamiento junto con Ia resina será óptimo a Ia vez de aprovecharemos al máximo las capacidades productivas de Ia máquina (hasta unas 4000 r.p.m.).
La máquina será preferiblemente una "circular" de pequeño diámetro, y este tejido según Ia invención se obtiene a partir de un único hilo por cada juego de trabajo que se va entrelazando consigo mismo formando hileras horizontales o mallas.
Por el contrario, para aplicaciones (menos numerosas) donde puede ser preciso que Ia tubería tenga que desarrollar circuitos complejos con curvas es más adecuado utilizar el sistema de tejeduría de punto por urdimbre, pues se pueden hacer ligados especiales (que reconfieren al tubo tejido Ia propiedad de actuar como un acordeón, para de esta manera se preservan todas las propiedades mecánicas del tejido y su recubrimiento cuando actúa el efecto exudativo) dando más versatilidad gracias a que cada aguja Ie corresponde un hilo), sin embargo el proceso productivo es más lento (actualmente alcanza solo 2.000 r.p.m.).
Según Ia invención, el tubo textil del ánima está tratado con Ia novedosa tecnología de plasma ara mejorar Ia adherencia de Ia resina, a efectos de minimizar Ia cantidad a utilizar, para mejorar sus propiedades de permeabilidad y transpiración, manteniendo al tiempo Ia resistencia mecánica.
Breve descripción de los dibujos
A continuación se realiza Ia descripción detallada de realizaciones preferidas de Ia presente invención, para cuya mejor comprensión se acompaña de unos dibujos, dando meramente a título de ejemplo ilustrativo, en los cuales:
Ia Fig. 1 es una vista en corte longitudinal de una primera variante de un tubo exudativo según Ia presente invención;
Ia Fig. 2 es otra vista en corte longitudinal de una segunda variante de tubo según Ia invención;
Ia Fig. 3 es una vista en sección transversal, que ilustra por igual los tubos de las Figs. 1 y 2 precedentes;
Ia Fig. 4 ilustra diferentes secciones transversales del tubo con sus variaciones de ligados de teneduría de punto por urdimbre para conseguir diferentes grosores y elasticidades:
Ia Fig. 5 es una vista esquemática del proceso de fabricación del tubo poroso para riego exudativo de Ia presente invención;
Ia Fig. 6 es una vista esquemática de una máquina de tejer género de punto de tipo tubular por urdimbre, aplicable para Ia fabricación del tubo de Ia presente invención;
Ia Fig. 7 es una vista esquemática e una máquina de tejer género de punto de tipo tubular por recogida, aplicable para Ia fabricación de Ia presente invención.
Descripción detallada de los dibujos
En dichos dibujos puede verse que Ia composición (Figs. 1 a 4) y el proceso de fabricación (Figs. 5 y 6) del tubo poroso para riesgo exudativo de Ia presente invención.
El tubo 1 está formado por un núcleo o ánima 2 construida por un tubo de material textil y un recubrimiento 3 de material poroso, que comprende una
mezcla de resina 13, preferentemente, aunque no exclusivamente, de poliuretano, y una serie de aditivos, de entre los que cabe destacar, a título enunciativo y no limitativo, plastificantes, colorantes, espesantes, etc. Según Ia presente invención, el núcleo o ánima 2 tubular está fabricado mediante una tecnología de tejeduría de género de punto, bien por recogida, con un hilo 7 y (Fig. 1 , Fig. 4) o bien por urdimbre, con un hijo por aguja 1, 1', 1" (Fig. 2).
Este tubo 1 se aplica en Ia industria agropecuaria y en jardinería para Ia fabricación de mangueras y tuberías para Ia práctica del riesgo exudativo, basado en que, gracias a los poros del ánima 2 y del recubrimiento 3, por acción de Ia presión del agua, ésta sale a través de tales poros, yendo a irrigar el terreno circundante.
Según se ha dicho, el ánima 2 puede ser un textil compuesta por una única fibra textil 7 o hilo, tejida mediante un procedimiento de entrelazado consigo misma, conocido como de recogida, particularmente pensado para Ia manufactura de tubos 1 destinados a ser usados para Ia fabricación de tramos rectos de mangueras de riego exudativo. En este caso, un único hilo va alimentando consecutivamente las agujas una detrás de otra, formando hileras horizontales de mallas (véase Fig. 1 ). Según entenderán los expertos en Ia técnica, cuando el ánima 2 de tubo textil está compuesta por una única fibra textil, tejida mediante un procedimiento de urdido consigo misma, es decir, mediante una técnica de tejeduría "por recogida", Ia combinación de resina de poliuretano con este sistema de tejeduría por recogida, Ie oliere una elevada resistencia a Ia temperatura (-5O0C - 15O0C) sin alterar su estructura química o física. Además, Ia fabricación del ánima mediante el procedimiento de recogida permite Ia producción directa del tubo y simplifica Ia fabricación, al no requerir los pasos intermedios que son propios de los procedimientos de "trama y urdimbre" (o "a Ia plana") con dos hilos, propios de Ia patente ES2032239.
La segunda posibilidad citada consiste en fabricar el ánima 2 con al menos tres hilos urdida con tres hilos 7, 7', 7" independientes, mediante un
procedimiento de punto por urdimbre con una aguja por cada hilo (ver Fig. 2 y Fig. 3). Cada una de las agujas de Ia máquina de tejer es alimentada por un hilo distinto, formando unas columnas verticales de mallas. Este procedimiento es el indicado para aplicaciones donde puede ser preciso que Ia tubería tenga que desarrollar circuitos complejos con curvas, pues se pueden hacer ligados especiales, dando más versatilidad gracias a que a cada aguja Ie corresponde un hilo. Lo cual Ie confiere al tubo tejido Ia propiedad de actuar como un acordeón, para de esta manera se preservar todas las propiedades mecánicas del tejido y su recubrimiento cuando actúa el efecto exudativo. No obstante, el proceso productivo es más lento (actualmente alcanza sólo 2000 r.p.m.). En Ia Fig. 4 se muestran diferentes secciones transversales del tubo que forma el ánima, con sus variaciones de ligados de teneduría de punto por urdimbre para conseguir diferentes grosores y elasticidades, en función del número de agujas (entre 3 y 30) y según se dispongan contiguas o se "suelten" una o varias. En los ejemplos de realización que se muestran del ánima 2'se puede apreciar Ia porosidad de Ia misma, Io que permite el riego por exudación.
Según Ia invención, Ia resina 13 comprende resina de naturaleza acrílica o poliuretano y, como aditivos comprende, además de los anteriormente citados, sustancias bioestáticas, adaptadas para impedir Ia proliferación de bacterias, algas u hongos, óxidos de cobre como aditivo, como agente aditivo facilitador del desarrollo de las raíces de las plantas como barrera de entrada a las raíces. Ello permite, con Ia finalidad de hacer un producto que colabore al máximo en Ia sostenibilidad desde el punto de vista ecológico, que a Ia vez presente el máximo de garantías para no liberar ninguna sustancia perjudicial para el cultivo a Ia que está destinada, obviar el empleo de fungicidas, bactericidas y alguicidas.
En Ia resina y en los filamentos del tejido se emplean sustancias bioestáticas para evitar Ia proliferación de bacterias, hongos o algas en el tubo de riego exudativo.
Además, el material del núcleo o ánima 2 de tubo textil comprende fibras naturales (celulósicas, de algodón, ..) fibras sintéticas, tales como poliésteres, poliamidas, acrílicos, etc., mezclas de fibras naturales y sintéticas, y/o tejido no tejido.
En el ánima 2 de tubo textil puede tener un recubrimiento colorante de una resina de naturaleza acrílica pigmentada de color negro, que preferentemente contenga negro de humo, óxidos de hierro y/o cobre. El color negro de Ia superficie protegerá al tubo de riego del traspaso de los rayos solares, pues el efecto que tienen éstos sobre el líquido que fluye por el interior provocaría una aceleración de Ia eutrofización, debido a Ia confluencia de un caldo rico en nutrientes (Fósforos, nitratos y potasio) y elevadas temperaturas en muchos casos, este efecto minoraría mucho las propiedades del tubo por Ia proliferación de algas en su interior. Esta pigmentación se conseguirá gracias a Ia mezcla de pigmentos de base natural, principalmente con óxidos de ferro y cobre. Este último, a Ia vez para una función de evitar Ia entrada de las raíces en el interior del tubo exudativo, provocando a Ia vez Ia ablación de las puntas de las raíces que entren en contacto con el tubo, y generando a Ia vez una bifurcación de Ia misma que acabará provocando una raíz mucho más vigorosa, el color negro resultante estará reforzado con negro de humo.
En Ia Fig. 5 se representa un esquema del proceso de fabricación del tubo poroso 1 de Ia presente invención.
El hilo o hilos 7, 7', 7" son alimentados por ejemplo a partir de unas bobinas 4 a una máquina de género de punto de tejer circular 5, en donde son tejidos en el cabezal 6 mediante técnicas de punto por recogida (un único hilo 7 por cada juego de trabajo, alimentando las agujas una detrás de otra), o por urdimbre (un hilo 7, 7', 7", para cada aguja). De Ia máquina de tejer 5 sale un tejido tubular constitutivo del ánima 2 ó 2' del tubo poroso 1 de Ia presente invención.
El tubular resultante del procedimiento de tejeduría es sometido a una fuente de calor 14 para termofijar su estructura textil antes de empezar con el proceso de preparación para el resinado.
El siguiente proceso consiste en someter al ánima 2, 2' a un tratamiento de plasma en una estación de plasma 8, para mejorar Ia adherencia de Ia resina que se aplicará posteriormente como recubrimiento, a efectos de minimizar Ia cantidad a utilizar de Ia misma y para mejorar sus propiedades de permeabilidad y transpiración, manteniendo al tiempo Ia resistencia mecánica.
Sucintamente, puede decirse que el plasma, que se conoce como el "cuarto estado de Ia materia!", es un gas parcialmente ionizado que contiene partículas altamente reactivas (iones, electrones, radicales, fotones, moléculas en estados electrónicos excitados y partículas neutras). Este gas ionizado es el resultado de Ia interacción con un campo electromagnético, bajo unas adecuadas condiciones de presión.
Hay diferentes formas de inducir Ia ionización de los gases, en función de Ia tecnología aplicada: descarga luminiscente ("Glow discharge"; descarga en corona y descarga por barrera dieléctrica).
El tratamiento de plasma se puede hacer directamente a los hilos o al tubular resultante del sistema de tejeduría. En relación con el tratamiento por plasma del ánima 2, 2', cuando los gases empleados son de naturaleza inorgánica: argón, oxígeno, aire, nitrógenos, se producen degradaciones en Ia morfología externa del substrato de tejido, Ia implantación de átomos y Ia generación de radicales, es Io que se conoce comúnmente como limpieza y activación de Ia superficie de los substratos textiles.
Las moléculas de los gases, oxígeno y nitrógeno, interaccionan con los grupos químicos de Ia superficie del substrato, creando grupos hidroxil (-OH), carbonil (-CO), caboxil (-COOH), amino (-NH2) y amido (-NHCO), que
modifican las propiedades de su superficie de hidrofóbicaa hidrofílica, incrementan Ia adhesión, Ia humectación y Ia biocompatibilidad, fenómenos difícilmente aplicables por métodos convencionales.
Las especies generadas en el plasma son aptas para producir modificaciones físicas y reacciones químicas en Ia superficie de los substratos sometidos a Ia acción del plasma. El tipo de modificación o reacción de pende de Ia naturaleza de los gases del plasma, del nivel de energía aplicado y de Ia naturaleza del substrato (en este caso los hilos 7, 7', 7"), cuya capacidad de absorción está directamente relacionada con el valor del ángulo de contacto, o ángulo que forma Ia tangente de Ia superficie de Ia gota de un líquido sobre el tejido y/o sólido.
Inmediatamente después del tratamiento con plasma, el ánima 2, 2' es sometida a un proceso de recubrimiento de resina 13, por ejemplo mediante baño en un baño de resina 3 en que se aplican también los aditivos, todo ello en estado fluido.
Seguidamente, el ánima 2, 2' embebida de Ia mezcla de resina 13 y aditivos, es sometida a un secado en una cámara de secado 10, de donde pasa a una cámara de polimerazión 11 , para el endurecimiento de Ia resina 13. De Ia cámara de polimerización sale el tubo 1 ya fabricado.
Por último, el tubo 1 es embalado, por ejemplo previo arrollado en una bobia 12, para su almacenamiento y expedición.
Cuando el ánima 2 se fabrique mediante una técnica de "punto de recogida", se prefiere utilizar una máquina circular 5 de pequeño diámetro 5, empleando de entre 8 y 36 agujas por pulgada en el perímetro del cilindro, para unos diámetros de cilindros entre 3 m.m y 60 m.m.
Como ventajas importantes, cabe decir que el sistema de tejeduría de punto en una máquina circular de pequeño diámetro, en que el núcleo o ánima
2 de tejido se obtiene a partir de un único hilo por cada juego de trabajo que se va entrelazando consigo mismo, formando hileras horizontales o mallas, es el que actualmente permite una mayor producción de tejido por unidad de tiempo en comparación con otras tecnologías de tejeduría que pueden producir productos similares. Gracias a las características específicas de este sistema es posible tejer unas mallas que permiten conferir unas propiedades únicas de grosor y elasticidad muy importantes para Ia finalidad de este producto en cuestión, pues permite:
1 ) Aumentar el grosor de Ia cantidad de resina 13 en cada unidad transversal del tejido.
2) Darle mucha consistencia física al producto, que mejora sus condiciones de manipulación del tubo poroso 1.
3) Flexibilidad que Ie permite una buena adaptación al terreno.
4) Flexibilidad a Ia conexión de las espigas donde va conectado cuando está en funcionamiento.
5) Es capaz de soportar Ia dilatación por efectos de Ia congelación de Ia tubería.
Todas ellas propiedad imposibles de ser conseguidas con otros métodos de tejedurías como Ia tejeduría a Ia plana.
Además, el ánima 2 de tejido por punto mediante Ia técnica de punto Ie confiere Ia propiedad de uniformidad del tejido en todo su perímetro. En el sistema de calada para confeccionar un tubo es necesario preparar Ia máquina para hacer dos tejidos planos a Ia vez unidos por el orillo, este orillo Ia uniformidad del tejido, y en consecuencia el efecto uniforme de exudación en el perímetro del tubo a Ia vez de restar cierta flexibilidad en el mismo por tener una estructura diferente.
Para la obtención del tejido de punto es necesaria Ia intervención de dos elementos: hijo y aguja. Con el movimiento controlado de las agujas, el hilo se entrelaza consigo mismo formando mallas, conectadas entre ellas por entre mallas.
Aunque en este punto Ia descripción de Ia invención ya es Io suficientemente clara para un experto en Ia técnica, para una mayor inteligibilidad de Ia misma se realiza una somera explicación de Ia técnica de tejeduría a Ia plana, que se aplica en Ia presente intención.
La malla por recogida se forma dentro del cabezal gracias a Ia compenetración entre el guía hilos, Ia "frontura", las levas y las agujas principalmente.
El guía hilos es el elemento encargado de proporcionar el hilo desplegado de los contenedores a las agujas. Las agujas recogen Ia materia proporcionada por los guía hilos y Io transforma en tejido, las agujas tipo lengüeta y las agujas compuestas que son las que se usan en este invento, dependiendo cada una de las velocidades deseadas de producción y el tipo de malla a tejer, recogen Ia materia prima entregada por el guía hilos y Ia transforma en tejido, para que el tejido tenga una máxima regularidad en el aspecto de mallas, las agujas actuarán dentro de Ia "frontura" preestablecida.
En función del movimiento de las agujas, las mallas pueden ser completas, cargadas o retenidas. Una malla completa produce los tejidos que se vayan a producir.
Este sistema de tejeduría puede ser tejido con platinas para conseguir un punto más cerrado con Ia intención de que Ia tubería trabaje a presiones más altas, también podemos conseguir cerrar más Ia malla si tejemos materiales sintéticos, tales como polipropileno y poliéster (mono o
multifilamentos) que reforzarán este efecto después de aplicar calor al tubular, pues éste sufrirá un termofijado 14, reforzando su estructura.
Según Ia presente invención es preferible utilizar galgas comprendidas entre tamaño 8 y tamaño 36, es decir, entre 8 y 36 agujas por pulgada en el perímetro del cilindro. Para unos diámetros de cilindros entre 3 m.m y 60 m.m.
Estas agujas formarán un tipo de mallas gracias a las levas de avance y retroceso, que son las encargadas de provocar el movimiento de las agujas, el sistema de levas es el que determina Ia cantidad de hilo que se arrastra y determina como consecuencia, Ia longitud de malla que, de Ia que gracias a Ia invención, se utiliza Ia mínima posible.
Todo este sistema depende de una fileta que es el soporte de Ia materia prima de Ia que se provee Ia máquina y una bancada que es donde se ubica todo el dispositivo de tejeduría.
Para producir un tejido con característica tubular por Ia técnica de calada, según Ia técnica anterior, es necesario usar los orillos de Ia derecha y de Ia izquierda para que actúen como costura de unión entre el tejido superior y el inferior, costuras que Ie confieren al tubo una rigidez estructural añadida a Ia que ya confiere el ligado propio de un tejido formado según Ia técnica de calada. Entenderán los expertos en Ia técnica que Ia metodología Ie confiere mucha más rigidez al tubo que con Ia tecnología de tejeduría del tubo 1 de Ia invención según el sistema de punto por recogida o por urdimbre. La existencia de los orillos en Ia tecnología de calada no permita una regularidad total en todo el perímetro del tubo por culpa de las costuras. Con Ia técnica de Ia presente invención, gracias a Ia tecnología de una máquina circular de tejeduría de punto de pequeño diámetro, todo el perímetro del tubo es uniforme, permitiendo Ia exudación uniforme en todo el perímetro del tubo.