Material elastomérico de bajas emisiones para juntas en tanques de combustible y proceso de fabricación de juntas.

Se describe un material elastomérico especialmente concebido para la construcción de juntas para tanques de combustible, con aplicación especial al sector de la automoción para evitar o reducir considerablemente las emisiones evaporativas, y un proceso de fabricación de dichas juntas a partir de tal material elastomérico. El material consiste en un compuesto obtenida a partir de una mezcla a base de polímero (caucho), cargas blancas, plastificantes (ceras de carnauba), agentes de vulcanización y acelerantes. El proceso de fabricación comprende la realización de preformas de dicho material, y la conformación de las mismas mediante moldeo por compresión, vulcanización y post-curado en horno apropiado.

"MATERIAL ELASTOMÉRICO DE BAJAS EMISIONES PARA JUNTAS EN TANQUES DE COMBUSTIBLE Y PROCESO DE FABRICACIÓN DE JUNTAS"

Objeto de la Invención

La presente invención se refiere a un nuevo material elastomérico de bajas emisiones para juntas en tanques de combustible, y a un proceso de fabricación de juntas mediante transformación de dicho material, que aportan esenciales características de novedad y notables ventajas con respecto a los procesos conocidos y utilizados para fines similares en el estado actual de la técnica.

Más en particular, la invención propone el desarrollo de un material elastomérico, a base de un polímero (caucho) , especialmente apropiado para la aplicación en la construcción de juntas que permitan eliminar, o al menos reducir considerablemente, las emisiones evaporativas que se producen en el ramo de la automoción, en particular en las juntas empleadas en los tanques de combustibles.

También constituye un objeto de la invención un procedimiento para la transformación del material elastomérico en piezas constitutivas de juntas mediante un proceso de moldeo por compresión de dicho material.

El campo de aplicación de la invención se encuentra comprendido dentro del sector industrial de la automoción, especialmente el de fabricación de juntas para tanques de combustible.

Antecedentes y Sumario de la Invención 35 Los elastómeros son compuestos obtenidos mediante procesos de transformación de caucho, natural o sintético. El proceso básico en la preparación del elastómero consiste en una operación de mezclado que debe ser realizada apropiadamente para evitar los problemas que con 5 posterioridad podrían aparecer durante las fases de conformación y vulcanización. La preparación de la mezcla incluye esencialmente tres operaciones, que en la práctica pueden ser llevadas a cabo de manera simultánea o sucesivamente una tras o otra, y que consisten en una 10 operación de incorporación, durante la que se introducen los ingredientes líquidos o sólidos en la fase continua constituida por el caucho; una operación de dispersión, mediante la que se realiza la rotura de los aglomerados macroscópicos en que se presentan los ingredientes en 15 polvo, para la obtención de los elementos primarios correspondientes con el fin de facilitar su disolución en el caucho, en caso de que sean solubles, como ocurre por ejemplo con algunos acelerantes, antioxidantes, azufre, etc., o bien para aumentar al máximo posible la superficie 20 de contacto entre el polvo y el caucho, como ocurre en el caso de las cargas insolubles, puesto que la efectividad depende de las interacciones que se producen en esta superficie; por último, una operación de homogeneización, destinada a distribuir de la manera más regular posible los ingredientes en toda la masa de la mezcla.

Para llevar a cabo el proceso de mezclado, se utilizan normalmente aparatos bien conocidos en el estado de la técnica, tales como un mezclador de rodillos (también conocido como mezclador abierto) , o bien un mezclador interno o de Banbur y (mez clador cerrado) En ambos casos, las operaciones funcionales llevadas a cabo para la preparación de la mezcla son equivalentes, y consisten en los siguientes pasos:

Introducción del caucho en el dispositivo mezclador, dejándolo un tiempo para que plastifique; Adición de las cargas y las ayudas del proceso, si las hubiere; 5 Introducción de los plastificantes, y finalmente, Introducción de los agentes de vulcanización y acelerantes.

Al final del proceso se obtiene el material elastómero, debidamente preparado para su transformación en las diversas piezas que se desee fabricar con el mismo, como son, por ejemplo, las juntas de estanquidad utilizadas en el sector del automóvil para evitar pérdidas y emisiones contaminantes al medio ambiente.

En efecto, la reducción de las emisiones contaminantes constituye en la actualidad una gran demanda social, especialmente en relación con el sector de la automoción, puesto que éste es el causante de alrededor de un 40% de la emisiones totales de C02. Como se sabe, tanto en Europa como en Estados Unidos y otros lugares del mundo industrializado, se están estableciendo normas que cada vez son más restrictivas en lo que a generación de gases contaminantes se refiere. Normalmente, cuando se habla de emisiones del automóvil, se da por hecho que se está haciendo referencia a las emisiones procedentes del tubo de escape y del motor de los vehículos. Sin embargo, existen en el automóvil otros tipos de emisiones distintas de las mencionadas anteriormente, y que son concretamente las emisiones evaporativas. Se trata en particular de las emisiones que se generan sin necesidad de que el vehículo esté en marcha, como es el caso de las emisiones directas del combustible, que pueden provenir del tanque de combustible o de los tubos que conectan dicho tanque con el motor, antes de que el combustible sea utilizado. Un reto perseguido por las normativas actuales consiste en conseguir vehículos con cero emisiones contaminantes ("ZEV = Zero Emission Vehicle") , previsto para ser alcanzado en varias etapas con vehículos en los que las emisiones 5 parciales se reduzcan progresivamente ("PZEV = Partial Zero Emission Vehicle") . En la actualidad, no existen tanques de combustible que sean capaces de cumplir con emisiones "cero", sobre todo si el combustible empleado es un combustible con un pequeño porcentaje de biocombustible, que tiene una influencia directa en el incremento sustancial de tales emisiones (por ejemplo el E10, es decir, gasolina común con un 10% de etanol) .

Hoy en día existen dos clases de tanques de 15 combustible: los fabricados en plástico y los fabricados en metal. Cada vez más, los plásticos están sustituyendo a los metálicos. Los tanques de combustible de plástico están evolucionando técnicamente, siendo cada vez más complejos y mostrando cada vez un mayor número de capas, lo que hace 20 que los sistemas productivos sean cada vez más complicados, los componentes sean de materiales más técnicos, etc. Uno de los componentes clave a la hora de reducir las emisiones contaminantes evaporativas, es la junta de caucho. En la actualidad, cuando se trata de cumplir normativas de bajas 25 emisiones (Euro V, Euro VI, LEVII, etc.) , las juntas suelen estar fabricadas con mezclas de caucho de tipo FKM (fluoroelastómero) "estándares"; sin embargo, con estos fluoroelastómeros estándares y conocidos en el mercado, no es posible cumplir con los objetivos que las nuevas 30 normativas imponen (normativa PZEV, LEV 111, etc.) , sobre todo teniendo en cuenta que la nueva normativa LEV 111 que entrará en vigor en 2012, incluirá la medición de las emisiones evaporativas con E10 (gasolina común + 10% etanol) . Por ello, se hace necesario poder disponer de 35 materiales que permitan juntas para las aplicaciones mencionadas, que posibiliten la consecución de emisiones ultra bajas (materiales con un contenido especialmente alto de flúor) , que puedan ser producidas a un precio asequible, y que garanticen que dichas emisiones se mantienen por debajo de los límites establecidos.

Teniendo en cuenta lo anterior, la presente invención se ha propuesto como ob jetivo fundamental la obtención de un material elastomérico para la fabricación de juntas para tanques de combustible que satisfagan las normas más exigentes del mercado automovilístico internacional en materia de emisiones medioambientales. Este objetivo ha sido plenamente alcanzado con el material elastomérico y con el proceso de transformación de dicho material para la fabricación de juntas, que van a ser objeto de descripción en lo que sigue, y cuyas características esenciales aparecen recopiladas en las reivindicaciones 1 y 4 anexas, respectivamente.

En esencia, el material propuesto por la presente invención está caracterizado por una combinación de componentes especialmente seleccionados de acuerdo con el objetivo final perseguido, de modo que la mezcla obtenida con tales componentes se somete después a un proceso de vulcanización convencional, para pasar de un estado plástico a un estado elástico. Los ingredientes que intervienen en la mezcla consisten principalmente en: un material polímero, que con preferencia es un fluoroelastómero (FKM) ; cargas, para incrementar la resistencia mecánica del producto final; plastificantes, para mejorar la procesabilidad del compuesto; agentes de vulcanización, para proporcionar las propiedades físicas y mecánicas finales deseadas al compuesto, y acelerantes para aumentar la velocidad de vulcanización. La mezcla se somete al proceso de vulcanización durante un...

1. Material e1astomérico de bajas emisiones para juntas en tanques de combustible, en particular un 5 compuesto e1astomérico especialmente concebido para realizar juntas de tanques de combustible que permitan reducir significativamente o eliminar eventualmente las emisiones evaporativas que se producen con las juntas actuales, caracterizado porque consiste esencialmente en un compuesto obtenido a base de una mezcla de los siguientes ingredientes:

un polímero (caucho) , específicamente un f1uoroe1astómero (FKM) constituido por un terpo1ímero de vini1ideno f1uorado/ tetraf1uoroeti1eno/

hexaf1uoropropi1eno; -cargas blancas; -p1astificantes a base de ceras de carnauba; -agentes de vulcanización, en particular bisfeno1 AF, y -ace1erantes.

2. Material e1astomérico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el contenido en flúor del terpo1ímero de vini1ideno f1uorado es superior al 70%.

3. Material e1astomérico de acuerdo con las reivindicaciones 1 Y 2, caracterizado porque la mezcla de ingredientes se realiza en cilindros mezcladores de dos fases, siendo a continuación sometida a un proceso de vulcanización a una temperatura del orden de 180 oC, durante un tiempo de aproximadamente 7 minutos, con una fase posterior de post-curado durante alrededor de 24 horas a una temperatura del orden de 250 oC.

4. -Proceso de fabricación de juntas, en particular juntas de tanques de combustible, con la utilización de un material elastomérico conforme a las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque comprende las siguientes etapas:

alimentación del material (1 ) del compuesto elastomérico a una extrusora (2) ; -extrusión del material en forma de cordón continuo (3) , normalmente de sección circular y tamaño predeterminado;

- corte del cordón (3) en un dispositivo de corte (4) para la obtención de una multiplicidad de porciones (5) , constitutivas de preformas;

- someter tales preformas (5) a una fase (6) de moldeo por compresión y vulcanización, para la obtención de las 15 piezas (juntas) con las formas deseadas para las juntas, y operación de post-curado en un horno (7) , a una temperatura del orden de 250 oc.