Conducto hidráulico, en particular conducto de embrague y procedimiento para su fabricación.

Conducto hidráulico, en particular conducto de embrague, para vehículos a base de polímeros termoplásticos,

que contiene al menos una capa de una masa moldeable a base de poliamida, caracterizado por que la masa moldeable de poliamida está constituida por una mezcla de las siguientes partes constituyentes

(A) el 45 - 97 % en peso de poliamida 610;

(B) el 5 - 30 % en peso de poliamida y/o copoliamida amorfas y/o microcristalinas, con una temperatura de transición vítrea por encima de 120 ºC;

(C) el 2 - 20 % en peso de componente de resistencia al impacto en forma de un copolímero a base de etileno y/o propileno

(D) el 1 - 10 % en peso de aditivos,

con la condición de que la suma de los componentes A-D dé el 100 % en peso.

Conducto hidráulico, en particular conducto de embrague y procedimiento para su fabricación.

Campo técnico

La presente invención se refiere a conductos hidráulicos, en particular conductos de embrague, a base de polímeros termoplásticos para vehículos, así como a procedimientos para su fabricación.

Estado de la técnica

La presente invención se refiere por tanto a tubos de plástico o conductos, cuya pared está constituida por una o varias capas. Los tubos de plástico de poliamida son ya dese hace tiempo estado de la técnica y se usan de manera muy variada por ejemplo para conductos del freno, hidráulicos, de combustible, de refrigeración, neumáticos (véase la norma DIN 73378: "Rohre aus Polyamid für Kraftfahrzeuge").

Los tubos o conductos de plástico usados en la construcción de automóviles deben cumplir una pluralidad de requerimientos. Para el caso de un embrague hidráulico puede describirse su modo de funcionamiento de la siguiente manera.

Los componentes individuales de sistemas hidráulicos son: depósito con líquido hidráulico, pedal de embrague, cilindro maestro, conducto hidráulico, cilindro receptor y dispositivo de desembrague, siendo la enumeración de estos componentes únicamente a modo de ejemplo y pudiéndose agregar dependiendo del fabricante otros componentes distintos tales como válvulas magnéticas, depósitos, bombas de recirculación. Tras accionar el pedal de embrague se genera a través del cilindro maestro una presión en el sistema que se transfiere a través del conducto hidráulico al cilindro receptor. Como medio de transferencia sirve a este respecto el líquido hidráulico que se encuentra por un lado en el conducto y por otro lado en el depósito de reserva de líquido hidráulico. La fuerza se transfiere por el cilindro receptor al dispositivo de desembrague, de manera que se separa el engranaje del motor.

Para garantizar un funcionamiento correcto del embrague deben cumplirse por el conducto hidráulico entre otras cosas los siguientes requerimientos: una resistencia al reventón suficiente hasta 130 °C, una modificación de volumen lo más baja posible por el intervalo de temperatura de -40 °C a +120 °C y una permeación de agua desde el exterior hacia el líquido hidráulico inferior a del 2 % al 3 %, ninguna reacción de desintegración con el líquido hidráulico, una alta estabilidad frente a la temperatura así como resistencia al impacto en frío hasta -40 °C. Por poco tiempo, el conducto hidráulico debe resistir temperaturas de entorno de hasta 150 °C. Es especialmente desventajoso para el modo de funcionamiento correcto de un embrague hidráulico una absorción de agua demasiado alta del líquido hidráulico, lo que a temperaturas por encima de 100 °C conduce a la formación de espuma del medio hidráulico, y una modificación del volumen demasiado grande del conducto, de manera que se alarga el recorrido del embrague.

Hasta ahora se configuran los conductos hidráulicos habitualmente como conductos de acero galvanizados que con ayuda de abrazaderas o similares se fijan a las paredes de camiones, en particular trampillas elevadoras, o que se usan en el área de turismos como conducto de embrague. Los tubos metálicos tienen muchas de las propiedades anteriormente deseadas. Sin embargo, la fabricación de estos tubos metálicos es muy costosa. Además es desventajoso en tubos de acero, por ejemplo, su peso y una mala estabilidad frente a la corrosión. Debido a la alta rigidez se dificulta además el rápido montaje de estos tubos.

Los tubos o conductos hidráulicos se encuentran en general además en un entorno agresivo, en el que estos tubos están expuestos al ataque químico de soluciones de sales minerales y del líquido transportado en los mismos y a este respecto, tal como se ha mencionado anteriormente, deben resistir altas presiones por un amplio intervalo de temperatura de por ejemplo -40 °C a + 120 °C. Los medios usados en los tubos o conductos hidráulicos para la transmisión de fuerza deben cumplir una función de seguridad, tal como por ejemplo en caso de frenado. Los líquidos hidráulicos son, por tanto, objeto de muchas normas internacionales tales como por ejemplo SAE J1703, FMVSS 116, ISO 4925. Las características descritas en la norma FMVSS 116 han adquirido en los EE.UU. incluso fuerza de ley y se consideran determinantes a nivel mundial. Por el Departamento de Transporte (Department of Transportation, DOT) se definieron distintas clases de calidad con respecto a las propiedades importantes. Los líquidos de glicoléter son los líquidos hidráulicos y de frenado usados en este caso con más frecuencia. A este respecto se trata principalmente de monoéteres de polietilenglicoles inferiores. Con estos componentes pueden preparase líquidos hidráulicos o de frenado que corresponden a los requerimientos de DOT3 o DOT4. Es desventajoso que absorban agua de manera relativamente rápida debido a las propiedades higroscópicas y debido a ello se reduzca el punto de ebullición.

Para que exista una flexibilidad suficiente para el montaje de los tubos o conductos hidráulicos o para que puedan compensarse distintos movimientos del motor y engranaje, se usan elementos móviles para el conducto hidráulico.

Para posibilitar un procedimiento de producción más sencillo se desarrollan, tal como ya se ha mencionado, conductos hidráulicos a base de termoplásticos. Según esto se usan poliamidas convencionales que además de estabilizadores térmicos y UV, colorantes y coadyuvantes de procesamiento no contienen otras modificaciones (véase la norma DIN 73378 anteriormente indicada). Estos monoconductos tienen el inconveniente de que por un lado permiten una permeación de agua relativamente alta desde el exterior hacia el interior y por otro lado presentan en el intervalo de -40 °C a +120 °C una modificación de volumen alta. Para la reducción de la modificación de volumen pueden tener tales tubos de termoplástico también elementos de refuerzo (véase por ejemplo el documento US-A-2.614.058).

Hasta ahora no ha dado buen resultado reemplazar completamente el conducto de embrague de metal por un conducto de embrague de plástico. En particular en caso de conductos de embrague o conductos de presión que sean más largos de 70 - 100 cm, las soluciones de plástico no pueden competir desde el punto de vista técnico contra los conductos de metal.

Así se sabe para las poliamidas parcialmente cristalinas usadas respectivamente que éstas presentan un recorrido del módulo de cizallamiento dinámico G en forma de S de manera invertida, registrado por encima de la temperatura T, con fuerte extensión. Este recorrido es ya un indicio de la pérdida inminente de la estabilidad de forma con aumento sucesivo de la temperatura. Se refuerza la reducción de la estabilidad de forma con influencia de fuerzas adicionales, tales como por ejemplo presión. La resistencia mecánica insuficiente que resulta de esto conduce en particular en aplicaciones de alta temperatura hasta 150 °C a que la pieza moldeada pierda estabilidad dimensional. En el caso de aplicaciones, donde adicionalmente a la temperatura actúa aún una presión sobre la pieza moldeada, por ejemplo para las aplicaciones hidráulicas y neumáticas relevantes en este caso, existe el riesgo de que la pieza moldeada se ensanche poco a poco o también sólo temporalmente bajo presión elevada.

El ensanchamiento conduce a que el radio del conducto de embrague aumente en algunos tantos por cientos. Este aumento mínimo es ya suficiente para que el punto de presión en el conducto de embrague se desplace de manera perceptible. A partir de este ensanchamiento puede obtenerse como resultado un fallo total del sistema de embrague, dado que ya no tiene lugar una transmisión de fuerza desde el transmisor de embrague hacia el receptor de embrague a través del conducto de embrague. Por este motivo están limitados actualmente los conductos de embrague de plástico hasta una longitud de 0,70 m. Las dimensiones más grandes se cubren mediante conductos de embrague de metal con/sin elemento de caucho.

Los siguientes documentos del estado de la técnica servirán a modo de ejemplo para explicar el antecedente tecnológico general de la invención descrita en cuestión:

en el documento DE 199 39 689 C2 se reivindica por ejemplo un conducto de embrague de tres capas con una capa central enrollada por hilo de poliéster. La capa interior y exterior pueden estar fabricadas de poliamida, mencionándose PA11 y PA12. De la descripción no se deduce en qué modo influye la capa de refuerzo en el aumento de volumen con carga de presión.

En el documento DE 199 51 947 A1 se da a conocer un conducto de embrague parcialmente ondulado, sin indicación de una composición polimérica... [Seguir leyendo]

1. Conducto hidráulico, en particular conducto de embrague, para vehículos a base de polímeros termoplásticos, que contiene al menos una capa de una masa moldeable a base de poliamida, caracterizado por que la masa moldeable de poliamida está constituida por una mezcla de las siguientes partes constituyentes

(A) el 45 - 97 % en peso de poliamida 610;

(B) el 5 - 30 % en peso de poliamida y/o copoliamida amorfas y/o microcristallnas, con una temperatura de transición vitrea por encima de 120 °C;

(C) el 2 - 20 % en peso de componente de resistencia al impacto en forma de un copolímero a base de etileno y/o proplleno

(D) el 1 -10 % en peso de aditivos,

con la condición de que la suma de los componentes A-D dé el 100 % en peso.

2. Conducto hidráulico según la reivindicación 1, caracterizado porque el componente B se encuentra en una parte del 5-20 % en peso.

3. Conducto hidráulico según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el conducto hidráulico es un monoconducto que está constituido únicamente por una capa de la masa moldeable de poliamida mencionada o que está constituido por varias capas de la masa moldeable de poliamida mencionada.

4. Conducto hidráulico según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el conducto hidráulico es un conducto de varias capas, en particular preferentemente un conducto de 2 capas, siendo de manera preferente al menos una de las otras capas una capa de barrera.

5. Conducto hidráulico según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el componente A, una PA610, presenta una viscosidad en solución nrei, medida en m-cresol, al 0,5 % en peso y 20 °C, en el intervalo de 1,7 a 2,8, en particular de 1,9 a 2,5 y/o por que el componente B presenta una viscosidad en solución nrei, medida en m-cresol, al 0,5 % en peso y 20 °C, en el Intervalo de 1,4 a 2,0, en particular de 1,6 a 1,9.

6. Conducto hidráulico según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el componente A es una PA610 con exceso de grupos terminales amino, de manera preferente con una concentración de grupos terminales amino entre 20 y 120 mmol/kg, de manera preferente entre 20 y 70 mmol/kg, y/o por que el componente B presenta un exceso de grupos terminales amino.

7. Conducto hidráulico según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el componente B es una poliamida y/o una copoliamida microcristalinas con una entalpia de fusión en el intervalo de 4-40 J/g, en particular en el Intervalo de 4-25 J/g, y/o está configurado de manera que la poliamida y/o la copoliamida microcristalinas, cuando se procesan sin otras partes constituyentes, dan como resultado piezas moldeadas transparentes.

8. Conducto hidráulico según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el componente B es una poliamida y/o una copoliamida microcristalinas a base de una diamina cicloalifática y/o diamina con núcleo aromático, en particular a base de diaminas cicloalifáticas y ácidos dicarboxílicos alifáticos con 10 a 18 átomos de carbono, tratándose en el caso de la diamina cicloalifática preferentemente de MACM y/o PACM y en el caso del componente B en total en particular preferentemente de una copoliamida del tipo MACM/PACM respectivamente con ácidos dicarboxílicos alifáticos con 10 a 18 átomos de carbono, de manera preferente con una concentración de PACM superior al 55 % en moles, en particular superior al 70 % en moles.

9. Conducto hidráulico según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el componente B es una poliamida y/o una copoliamida amorfas con una entalpia de fusión inferior a 4 J/g.

10. Conducto hidráulico según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el componente B es una poliamida y/o una copoliamida amorfas a base de diaminas alifáticas y/o cicloalifáticas, prefiriéndose poliamidas amorfas del tipo MACMI/12, siendo el contenido de laurinlactama en este caso en particular preferentemente inferior al 35 % en moles, en particular inferior al 20 % en moles.

11. Conducto hidráulico según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el componente B presenta una temperatura de transición vitrea superior a 140 °C, preferentemente superior a 150 °C.

12. Conducto hidráulico según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el componente C es un copolímero de etileno-a-olefina y/o un terpolímero de etileno-a-olefina-dieno, o una mezcla que contiene sistemas de este tipo.

13. Conducto hidráulico según la reivindicación 12, caracterizado por que se trata de un copolímero de etileno-a- olefina C3-12 con del 20 al 96, preferentemente del 25 al 85 % en peso de etileno, tratándose en particular

preferentemente en el caso de la a-olefina C3-12 de una oleflna seleccionada del grupo propeno, 1-buteno, 1- penteno, 1-hexeno, 1-octeno, 1-deceno y/o 1-dodeceno, y tratándose en particular preferentemente en el caso del componente C de caucho de etileno-propileno y/o LLDPE y/o VLDPE.

14. Conducto hidráulico según la reivindicación 12, caracterizado por que se trata de un terpolímero a base de etileno-a-oleflna C3.12 con un dleno no conjugado, conteniendo éste de manera preferente del 25 al 85 % en peso de etileno y hasta como máximo en el Intervalo del 10 % en peso de un dleno no conjugado, y tratándose en particular preferentemente en el caso de la a-olefina C3-12 de una oleflna seleccionada del grupo propeno, 1-buteno, 1- penteno, 1-hexeno, 1-octeno, 1-deceno y/o 1-dodeceno, y/o seleccionándose el dieno no conjugado preferentemente del grupo de biciclo(2.2.1 jheptadieno, hexadleno-1,4, dlclclopentadieno y/o en particular 5- etilidennorborneno.

15. Conducto hidráulico según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el componente C presenta grupos anhídrido de ácido que se introducen mediante reacción térmica o radicalaria del polímero de cadena principal con un anhídrido de ácido dicarboxílico insaturado, un ácido dicarboxílico insaturado o un éster monoalquíllco de ácido dicarboxílico Insaturado en una concentración que es suficiente para una buena unión a la poliamida, usándose de manera preferente para ello reactivos seleccionados del siguiente grupo: ácido maleico, anhídrido de ácido maleico, maleato de monobutilo, ácido fumárlco, ácido aconítlco y/o anhídrido de ácido itacónico, e injertándose preferentemente del 0,1 al 4,0 % en peso, de manera preferente el 0,1 - 1,0 %, en particular preferentemente el 0,3 - 0,7 %, de un anhídrido insaturado en el componente de resistencia al impacto C o injertándose el anhídrido de ácido dicarboxílico insaturado o su precursor junto con otro monómero insaturado.

16. Conducto hidráulico según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el componente C es una mezcla de un copolímero de etileno-propileno y un copolímero de etileno-butileno, esto de manera preferente con un grado de injerto de anhídrido de ácido maleico en el intervalo del 0,3-0,7 %.

17. Conducto hidráulico según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el componente D presenta componentes seleccionados del siguiente grupo: estabilizadores tales como estabilizadores UV, estabilizadores térmicos, captadores de radicales, agentes de estabilización, colorantes, agentes de nucleación, coadyuvantes de procesamiento, plastificantes, polímeros adicionales, cargas y/o sustancias funcionales en nanoescala, agentes de deslizamiento, pigmentos, aditivos ignífugos, agentes de refuerzo o combinaciones o mezclas de los mismos.

18. Conducto hidráulico según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque presenta una longitud superior a 0,7 m, de manera preferente superior a 1,0 m, y presenta en particular preferentemente a temperatura ambiente un aumento de volumen a temperatura ambiente y 2,5 MPa (25 bar) inferior a 100 mm3/m y/o a 80 °C inferior a 350 mm3/m y/o a 120 °C inferior a 600 mm3/m, en particular preferentemente inferior a 500 mm3/m.

19. Procedimiento para la fabricación de un conducto hidráulico según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se disponen los componentes A-C en una mezcla y se procesan en un proceso de extrusión para obtener un conducto.

20. Procedimiento para la fabricación de un conducto hidráulico según la reivindicación 19, caracterizado porque la extrusión se realiza a una temperatura del cilindro superior a 200 °C, de manera preferente en el intervalo de 220- 280 °C.

21. Uso de un conducto hidráulico según una de las reivindicaciones 1-18 como conducto de embrague para un vehículo, preferentemente en una longitud superior a 0,7 m.

22. Uso de un conducto hidráulico según una de las reivindicaciones 1-18 como conducto de embrague para un vehículo, en una longitud superior a 1,0 m.