Dispositivo para procesar material sintético.

Dispositivo para procesar material sintético, en particular termoplástico,

con al menos un recipiente colector (1), en el que está dispuesta al menos una herramienta de mezcla y/o de trituración (3) que gira en torno a un eje de rotación (10) para mezclar y calentar y, dado el caso, triturar y/o ablandar el material plástico, y con al menos un transportador (5) para extraer el material plástico del recipiente colector (1), que presenta al menos un tornillo sinfín (6) que gira en el interior de una carcasa (16), estando conectado el transportador (5) por su lado de entrada de material con el interior del recipiente colector (1) a través de un orificio (8) constituido en una pared lateral (9) del recipiente colector (1) para la entrada o alimentación de material, estando dispuesto el orificio (8) en la zona situada a la altura de la herramienta de mezcla y/o de trituración (3), en el que la prolongación imaginaria del eje longitudinal central (15) del transportador (5) o del tornillo sinfín (6) pasa junto al eje de rotación (10) del recipiente colector (1) sin cortarse con él en sentido contrario a la dirección de transporte (17) del transportador (5), caracterizado por que el eje longitudinal (15) del transportador (5) o del tornillo sinfín (6), en la dirección de giro o de movimiento (12) de la herramienta de mezcla y/o de trituración (3) que pasa junto al orificio (8) o bien del material plástico que se mueve sobre el orificio (8), está desplazado a una cierta distancia (18) por el lado de descarga con respecto al radial (11) del recipiente (1) que discurre en paralelo al eje longitudinal (15) y está orientado hacia fuera con respecto al eje de rotación (10) de la herramienta de mezcla y/o 15 de rotación (3) en la dirección de transporte (17) del transportador (5).

La invención se refiere a un dispositivo según el concepto general de la reivindicación 1.

Del estado de la técnica se conocen numerosos dispositivos que comprenden un recipiente colector o compresor de corte para triturar, calentar, ablandar y procesar un material plástico a reciclar, así como un extrusor conectado a él para fundir el material pretratado de ese modo. El objetivo es obtener un producto final de la mayor calidad posible, generalmente en forma de granulado.

Por ejemplo, de EP 123 771 se conoce un dispositivo con un recipiente colector y un extrusor conectado a él, en el que el material plástico alimentado al recipiente colector se tritura mediante herramientas de trituración y de mezcla, se lleva a un movimiento de rotación formando un torbellino y se calienta simultáneamente mediante la energía aportada. Con ello, se forma una mezcla con una homogeneidad térmica suficientemente buena. Pasado el tiempo de permanencia correspondiente, esta mezcla se descarga del recipiente colector a través de un extrusor de tornillo sinfín y, al mismo tiempo, se plastifica o funde. El extrusor de tornillo sinfín está dispuesto aproximadamente a la altura de las herramientas de trituración y fijado al recipiente colector radialmente. De este modo, las partículas de plástico ablandadas se introducen mediante las herramientas de mezcla activamente a presión en el extrusor.

Además, del estado de la técnica se conocen también numerosos dispositivos en los que el extrusor está conectado tangencialmente al recipiente colector.

Todos estos dispositivos tienen en común que la dirección de transporte o de giro de las herramientas de mezcla y de trituración - y con ello la dirección en la que las partículas de material circulan dentro del recipiente colector

– y la dirección de transporte del extrusor son básicamente iguales o discurren en el mismo sentido. Esta disposición, seleccionada deliberadamente, se debe al deseo de alimentar material al extrusor en la mayor medida posible o bien alimentar el extrusor de forma forzada. Tanto aquí como en los perfeccionamientos derivados, el objetivo es obtener un grado de llenado del tornillo sinfín lo más elevado posible y reforzar este efecto de alimentación. Por ejemplo, también se ha intentado ampliar la zona de entrada del extrusor de forma cónica o curvar las herramientas de trituración en forma de hoz para que estas puedan alimentar de material el tornillo sinfín a modo de espátulas.

Para este fin, se describe por ejemplo en WO 88/02684 un dispositivo en el que el tornillo sinfín del extrusor se aparta de la posición radial y va conectado al recipiente colector con un desplazamiento radial, pero no tangencial. Este desplazamiento lateral tiene como consecuencia que el componente de fuerza que actúa en la dirección axial del tornillo sinfín del extrusor de la fuerza tangencial ejercida por la herramienta en rotación sea mayor que en comparación con una disposición en la que el eje del tornillo sinfín está conectado radialmente con el recipiente colector. La prolongación imaginaria del eje longitudinal central del transportador o del tornillo sinfín pasa junto al eje de rotación del recipiente colector en sentido contrario a la dirección de transporte del transportador sin cortarse con dicho eje. Mediante este desplazamiento en el lado de admisión, se aumenta aún más el efecto de alimentación y el material plástico se transporta e introduce mejor a presión al interior del extrusor mediante las herramientas en rotación.

Dichos dispositivos son, sin duda, ventajosos para ciertos materiales, en particular para plásticos estirados o muy fuertes, así como para copos duros y en fragmentos pequeños. En EP 1273412 se divulga otro dispositivo con un recipiente colector y un transportador. En WO 2004 108379 se muestra un dispositivo según el concepto general de la reivindicación 1.

Sin embargo, se ha comprobado en ensayos que la aplicación de dichos dispositivos sorprendentemente no siempre es igual de ventajosa para todos los materiales plásticos a reciclar y que, por lo contrario, en algunos casos incluso pueden presentar desventajas.

Por ejemplo, en el caso de los materiales con una reducida energía interna, como por ejemplo las fibras o películas de PET, o en materiales con un punto de viscosidad o de ablandamiento temprano, como por ejemplo el ácido poliláctico (PLA) , se observa una y otra vez el efecto de que, en la zona de entrada del extrusor, la alimentación deliberada del material plástico bajo presión produce una fusión precoz del material. Con ello, por un lado se reduce el efecto de transporte del extrusor o del casquillo ranurado debido a una menor integración del material en las ranuras. Además, se puede producir un reflujo parcial de esta masa fundida a la zona del compresor de corte o recipiente colector, lo que provoca que algunos copos aún no fundidos se adhieran a la masa fundida, con lo que la masa fundida vuelve a enfriarse y se solidifica parcialmente, formándose de este modo una especie de protuberancia tipo pólipo o conglomerado de masa fundida parcialmente solidificada y partículas sólidas de plástico. Con esto, se obstruye la entrada del extrusor y las herramientas de mezcla y de trituración se adhieren. En consecuencia, el caudal de paso del extrusor se reduce, puesto que ya no se da un llenado suficiente del tornillo sinfín. Además, las herramientas de mezcla y de trituración podrían griparse. Por lo general, en dichos casos es necesario parar la instalación y limpiarla completamente.

Además, se producen problemas en aquellos materiales polímeros que ya se han calentado dentro del compresor de corte a una temperatura cercana a su temperatura de fusión. Si el casquillo ranurado se llena entonces excesivamente, el material se funde y se reduce la alimentación.

También se producen problemas en los materiales fibrosos, en tiras, generalmente estirados, con una cierta extensión longitudinal y un reducido espesor o rigidez, como por ejemplo en películas de plástico cortadas en tiras. Esto se debe sobre todo a que el material alargado se engancha por el extremo de salida del orificio de entrada del tornillo sinfín, sobresaliendo un extremo de la tira por el interior del recipiente colector y el otro por el interior de la zona de entrada. Puesto que tanto las herramientas de mezcla como el tornillo sinfín giran en el mismo sentido o bien ejercen el mismo componente de dirección de transporte y de presión sobre el material, se ejerce la misma tracción y presión en ambos extremos de la tira, por lo que la tira ya no se puede desprender. Esto provoca a su vez un amontonamiento del material en esta zona, un estrechamiento de la sección transversal del orificio de entrada y un peor comportamiento de captación y, en consecuencia, deficiencias en el caudal de paso. Además, esta presión más elevada de alimentación puede provocar que se produzca una fusión en esta zona, con lo que nuevamente se generan los problemas mencionados al principio.

Por lo tanto, el cometido de la presente invención es crear un dispositivo con el que se puedan evitar las desventajas antes mencionadas y que permita que el tornillo sinfín pueda recoger sin problemas también los materiales delicados o en forma de tiras.

Este cometido se resuelve con un dispositivo del tipo antes mencionado mediante las características distintivas de la reivindicación 1.

Según la invención, está aquí previsto que el eje longitudinal del transportador o del tornillo sinfín, en la dirección de giro o de movimiento de la herramienta de mezcla y/o de trituración que pasa junto al orificio o bien del material plástico que se mueve sobre el orificio, esté desplazado a una cierta distancia por el lado de descarga con respecto al radial del recipiente que discurre en paralelo al eje longitudinal y está orientado hacia fuera con respecto al eje de rotación de la herramienta de mezcla y/o de rotación en la dirección de transporte del transportador.

Por lo tanto, el eje longitudinal del transportador está desplazado a una cierta distancia con respecto al radial que discurre en la misma dirección o en paralelo a él del recipiente colector por el lado de descarga o bien en la dirección de giro o de movimiento de la herramienta de mezcla y/o de trituración que pasa junto al orificio o bien del material plástico que pasa rozando sobre el orificio.

Por consiguiente, la dirección de transporte de las herramientas de mezcla y la dirección de transporte del extrusor ya no discurren en el mismo sentido, como se conocía hasta ahora del estado de la técnica, sino al menos levemente en sentido contrario, con lo que se reduce el efecto de alimentación forzada mencionado... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para procesar material sintético, en particular termoplástico, con al menos un recipiente colector (1) , en el que está dispuesta al menos una herramienta de mezcla y/o de trituración (3) que gira en torno a un eje de rotación (10) para mezclar y calentar y, dado el caso, triturar y/o ablandar el material plástico, y con al menos un transportador (5) para extraer el material plástico del recipiente colector (1) , que presenta al menos un tornillo sinfín (6) que gira en el interior de una carcasa (16) , estando conectado el transportador (5) por su lado de entrada de material con el interior del recipiente colector (1) a través de un orificio (8) constituido en una pared lateral (9) del recipiente colector (1) para la entrada o alimentación de material, estando dispuesto el orificio (8) en la zona situada a la altura de la herramienta de mezcla y/o de trituración (3) , en el que la prolongación imaginaria del eje longitudinal central (15) del transportador (5) o del tornillo sinfín (6) pasa junto al eje de rotación (10) del recipiente colector (1) sin cortarse con él en sentido contrario a la dirección de transporte (17) del transportador (5) , caracterizado por que el eje longitudinal (15) del transportador (5) o del tornillo sinfín (6) , en la dirección de giro o de movimiento (12) de la herramienta de mezcla y/o de trituración (3) que pasa junto al orificio (8) o bien del material plástico que se mueve sobre el orificio (8) , está desplazado a una cierta distancia (18) por el lado de descarga con respecto al radial (11) del recipiente (1) que discurre en paralelo al eje longitudinal (15) y está orientado hacia fuera con respecto al eje de rotación (10) de la herramienta de mezcla y/o de rotación (3) en la dirección de transporte (17) del transportador (5) .

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por que el transportador (5) está dispuesto en el recipiente colector (1) de tal modo que el producto escalar del vector de dirección (19) orientado tangencialmente respecto al recorrido circular de la herramienta de mezcla y/o de trituración (3) o bien respecto al material plástico que pasa junto al orificio (8) y en perpendicular respecto al radial (11) del recipiente colector (1) y que apunta en la dirección de rotación o de movimiento (12) de la herramienta de mezcla y/o de trituración (3) y del vector de dirección (17) la dirección de transporte del transportador (5) sea cero o negativo en cada uno de los puntos o en toda la zona del orificio (8) o bien justo antes del orificio (8) .

3. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado por que el vector de dirección (19) de la herramienta de mezcla y/o de trituración (3) forma con el vector de dirección (17) de la dirección de transporte del transportador (5) un ángulo (α) superior o igual a 90° y menor o igual a 180°, midiéndose el ángulo en el punto donde se cortan ambos vectores de dirección (17, 19) en el borde del lado de admisión del orificio (8) situado a contracorriente respecto a la dirección de rotación o de movimiento (12) , en particular en el punto (20) más alejado a contracorriente de este borde o del orificio (8) .

4. Dispositivo según la reivindicación 2 o 3, caracterizado por que el vector de dirección (19) de la dirección de rotación o de movimiento (12) y el vector de dirección (17) de la dirección de transporte forman un ángulo (β) de entre 170° y 180°, medido en el punto donde se cortan los dos vectores de dirección (17, 19) en el centro del orificio (8) .

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones de la 1 a la 4, caracterizado por que la distancia (18) es mayor o igual a la mitad del diámetro interior de la carcasa (16) del transportador (5) o del tornillo sinfín (6) y/o ≥ 7 %, preferentemente ≥ 20 %, del radio del recipiente colector (1) .

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones de la 1 a la 5, caracterizado por que la prolongación imaginaria del eje longitudinal (15) del transportador (5) atraviesa el espacio interior del recipiente colector (1) en contra del sentido de transporte, por lo menos en algunos segmentos.

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones de la 1 a la 6, caracterizado por que el orificio (8) está dispuesto justo delante del lado frontal (7) trasero en dirección de transporte (17) del tornillo sinfín (6) .

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones de la 1 a la 7, caracterizado por que la distancia (18) es mayor o igual al radio del recipiente colector (1) .

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones de la 1 a la 8, caracterizado por que el transportador (5) está conectado tangencialmente al recipiente colector (1) .

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones de la 1 a la 9, caracterizado por que la herramienta de mezcla y/o de trituración (3) comprende herramientas y/o cuchillas (14) que actúan en la dirección de rotación o de movimiento (12) sobre el material plástico, triturándolo y, dado el caso, calentándolo, estando dispuestas las herramientas o cuchillas (14) preferentemente sobre un disco portante (13) giratorio dispuesto en particular en paralelo a la superficie de la base (12) .

11. Dispositivo según una de las reivindicaciones de la 1 a la 10, caracterizado por que las zonas delanteras o cantos frontales (22) de las herramientas de mezcla y/o de trituración (3) o de las cuchillas (14) , que apuntan en el sentido de rotación o de movimiento (12) y que actúan sobre el material plástico, presentan distintas configuraciones, ajustes, curvaturas y/o están dispuestas/os de forma distinta que las zonas posteriores o que se mueven por inercia en la dirección de rotación o de movimiento (12) .

12. Dispositivo según una de las reivindicaciones de la 1 a la 11, caracterizado por que el transportador

(5) es un transportador de tornillo sinfín no compresor o un extrusor de tornillo sinfín compresor

13. Dispositivo según una de las reivindicaciones de la 1 a la 12, caracterizado por que el recipiente colector (1) es básicamente cilíndrico y presenta una superficie de la base (2) plana y una pared lateral (9) orientada en vertical respecto a esta en forma de camisa cilíndrica y/o por que el eje de rotación (12) coincide con el eje central del recipiente colector (1) y/o por que el eje de rotación (12) o el eje central están orientados en vertical o perpendicular respecto a la superficie de la base (2) .

14. Dispositivo según una de las reivindicaciones de la 1 a la 13, caracterizado por que la herramienta de mezcla y/o de trituración (3) de más abajo y/o el orificio (8) están dispuestos a corta distancia de la superficie de la base (2) , en particular en la zona del cuarto inferior de la altura del recipiente colector (1) .

15. Dispositivo según una de las reivindicaciones de la 1 a la 14, caracterizado por que los cantos exteriores de las herramientas de mezcla y/o de trituración (3) alcanzan hasta muy cerca de la pared lateral (9) .

16. Uso de un dispositivo según una de las reivindicaciones de la 1 a la 15 para el tratamiento o reciclaje de material sintético, en particular termoplástico.

17. Procedimiento para el funcionamiento de un dispositivo según una de las reivindicaciones de la 1 a la 15, caracterizado por que en particular al usar un dispositivo según una de las reivindicaciones de la 1 a la 15, la dirección de rotación o de movimiento (12) de la herramienta de mezcla y/o de trituración (3) se ajusta de tal modo y la herramienta de mezcla y/o de trituración (3) se configura de tal modo y se dispone y orienta dentro del recipiente colector (1) de tal modo que se produce un mezcla y procesamiento adecuados del material polímero, ajustándose además la dirección de rotación o de movimiento (12) de la herramienta de mezcla y/o de trituración (3) de tal modo que la prolongación imaginaria del eje longitudinal central (15) del transportador (5) o del tornillo sinfín (6) pasa junto al eje de rotación (10) del recipiente colector (1) en sentido contrario a la dirección de transporte del transportador (5) sin cortarse con dicho eje, estando el eje longitudinal (15) del transportador (5) desplazado a una distancia (18) con respecto al radial (11) que discurre en la misma dirección o paralelo a él del recipiente colector (1) por el lado de descarga o en la dirección de rotación o de movimiento (12) de la herramienta de mezcla y/o de trituración (3) que pasa junto al orificio (8) o del material plástico que se mueve sobre el orificio (8) .