PROCEDIMIENTO Y DISPOSITIVO PARA EL TRATAMIENTO DE MATERIAL PLÁSTICO.

Dispositivo para el tratamiento de material sintético, en particular termoplástico,

por ejemplo poliéster o polietileno, con un recipiente colector o compresor de corte (1) en el que se puede introducir el material a procesar y en cuya zona inferior está previsto un orificio de descarga (10) a través del cual el material procesado se puede extraer del recipiente colector (1), por ejemplo a un extrusor (11), estando dividido el recipiente colector (1) en al menos dos cámaras (6a, 6b, 6c,...), en particular cilíndricas, separadas entre sí mediante respectivamente un fondo intermedio (2', 2'',...), estando dispuesta en cada cámara (6a, 6b, 6c,...) al menos una herramienta de mezcla o trituración (7a, 7b, 7c,...), en particular de forma giratoria en torno a un eje vertical (8, 14), que actúa sobre el material, con la que se puede llevar el material a un estado reblandecido, si bien permanentemente fragmentado o en forma de partículas y no fundido, y estando previstos medios (5', 5'',...) que producen o permiten el traslado o el paso del material reblandecido, fragmentado y no fundido entre las respectivas cámaras (6a, 6b, 6c,...) directamente adyacentes, caracterizado por que la cámara situada arriba del todo (6a) o la cámara situada relativamente más arriba presenta un diámetro mayor que las respectivas cámaras (6b, 6c,...) situadas debajo en el sentido de flujo del material

Procedimiento y dispositivo para el tratamiento de material plástico.

La invención concierne a un dispositivo conforme al concepto general de la reivindicación 1 así como a un procedimiento según la reivindicación 17.

Se conocen dispositivos para el procesamiento y pretratamiento de material plástico por ejemplo de la EP 390 873. Dicho tipo de dispositivos suele trabajar en general de forma satisfactoria, pero se ha comprobado que en algunos casos el grado de homogeneización del material plástico evacuado por el tornillo sinfín no es suficiente, en particular en cuanto al grado de secado alcanzado en dichos materiales plásticos, los cuales, para evitar los procesos de degradación, deben estar ya completamente secos antes de la plastificación, como por ejemplo el poliéster. Los films de mayor espesor requieren además un esfuerzo de secado más elevado, que aumenta con el grosor, por lo que para un material de este tipo se necesitan procesos de secado separados, por ejemplo con aire deshidrogenado, en secadores especiales. Estos secadores trabajan en una gama de temperatura que solo admite material cristalizado; el material amorfo se volvería pegajoso y se aglutinaría. Esto significa que al proceso de secado habría que anteponer un proceso de cristalización. Sin embargo, si el material a procesar se somete durante mucho tiempo a la herramienta en el recipiente, en caso de funcionamiento continuado del dispositivo hay peligro de que algunas partículas de plástico sean captadas ya muy pronto por el tornillo sinfín de descarga, pero otras partículas, sin embargo, muy tarde. Las partículas de plástico captadas pronto pueden estar entonces relativamente frías y, por tanto, no suficientemente pretratadas, secadas, cristalizadas o bien ablandadas, lo que puede producir inhomogeneidades en el material transportado por el tornillo sinfín a la herramienta conectada a continuación, por ejemplo un extrusor.

Para resolver este problema se han creado dispositivos tales como los conocidos de la AT 396 900 B. Con esta clase de dispositivos se puede mejorar la homogeneidad del material. Presentan dos o más recipientes dispuestos en serie y el material plástico a procesar pasa por estos recipientes por orden sucesivo. En el primer recipiente se genera material ya pretriturado, precalentado, presecado y precompactado y, por tanto, prehomogeneizado, que se alimenta al siguiente recipiente. Con ello garantiza que ningún material sin tratar, es decir, frío, sin compactar, sin triturar o inhomogéneo, vaya directamente al tornillo sinfín de descarga o al extrusor. No obstante, estos dispositivos de varios recipientes son voluminosos y requieren de mucho espacio. También son complicados y costosos en cuanto a construcción, particularmente en la conexión de los recipientes.

En todos los procedimientos de tratamiento debe tenerse siempre en cuenta que las partículas de plástico no o deficientemente tratadas forman aglomeraciones de plástico inhomogéneas en el tornillo sinfín que perjudican a la calidad del producto final. Por tanto, si se quiere obtener productos finales con la calidad deseada constante, ya sea granulado u objetos extrusionados con cierta forma, el tornillo sinfín que extrae el material insuficientemente tratado del recipiente colector debe llevar todo el material que transporta a la calidad y temperatura deseadas a la salida del extrusor, a fin de poder extrusionar el material con la homogeneidad deseada. Esta temperatura de salida debe mantenerse relativamente alta para asegurar que todas las partículas de plástico estén suficientemente plastificadas. Esto conlleva a su vez un consumo energético más elevado y también el riesgo de que, debido a la temperatura relativamente elevada de salida, puedan producirse daños térmicos en el material plástico como, por ejemplo, la degradación de la longitud de cadena molecular.

Además, de las nuevas tecnologías se conoce de la AT 407 970 B un dispositivo en el que el material a tratar se somete en el mismo recipiente colector mediante dos juegos de herramientas superpuestos a un procesamiento continuo en dos fases consecutivas. En la primera etapa, realizada mediante el juego de herramientas superior, el material se pretritura y/o precalienta y/o preseca y/o premezcla. En la segunda etapa, realizada mediante el juego de herramientas inferior, se efectúa el mismo tratamiento del material pero con menor intensidad. El traslado de material entre la primera y la segunda etapa se realiza a través de un paso anular permanentemente abierto, situado entre la pared del recipiente y un disco portante. Sin embargo, el paso anular no resulta ventajoso debido a la fricción del material que se genera allí entre la pared del recipiente y el disco portante, y tampoco se puede reducir a voluntad. Además, el tamaño del paso anular no puede modificarse. Por ello, en los recipientes de este tipo de mayor tamaño, la superficie total abierta entre las fases es mayor de lo necesario, lo que conlleva una expansión del espectro del tiempo de permanencia del material.

El documento de patente GB 834892 A divulga un procedimiento conforme al concepto general de la reivindicación 1.

Por tanto, la invención tiene como objetivo mejorar los dispositivos del tipo antes descrito y crear un dispositivo energéticamente eficiente que produzca un material de una calidad homogénea y buena, y que ocupe poco espacio. Además, es también un objetivo de la invención crear un procedimiento ventajoso con el que se pueda tratar material plástico fragmentado de forma eficiente y ahorrando espacio.

Estos objetivos se resuelven mediante las características de la reivindicación 1 o 17.

La reivindicación 1 garantiza de modo ventajoso que se evite que el material recién introducido, insuficientemente tratado o preparado vaya a parar al tornillo sinfín de descarga sin estar suficientemente procesado, con lo que el dispositivo y su funcionamiento se simplifican considerablemente. Esto se garantiza mediante fondos intermedios dispuestos en el recipiente y que dividen éste en cámaras, estando previstos medios que provocan o permiten un traslado del material fragmentado ablandado, no fundido, entre las respectivas fases, niveles o cámaras directamente adyacentes. La zona donde se produce principalmente la trituración o secado o precalentado del material está separada, por tanto, de la zona donde el material se introduce a presión en la carcasa del tornillo sinfín. Con esto, tras un breve tiempo de funcionamiento se crea un equilibrio entre las zonas. Esto contribuye a asegurar un tiempo suficiente de permanencia del material en el recipiente colector, particularmente en la zona situada sobre el fondo intermedio. Con ello se homogeneiza la temperatura del material introducido en el orificio de descarga del recipiente colector, ya que básicamente todos los fragmentos de plástico que se encuentran en el recipiente se pretratan suficientemente. La temperatura aproximadamente constante del material que entra en la carcasa del tornillo sinfín hace que se eliminen ampliamente las aglomeraciones inhomogéneas de plástico en el tornillo sinfín del extrusor, permitiendo con ello que la longitud del tornillo sinfín pueda ser más reducida que en las construcciones conocidas, ya que el tornillo sinfín tiene que trabajar menos para llevar al material plástico a la misma temperatura de plastificación con seguridad. La temperatura constante de entrada del material plástico en la carcasa del tornillo sinfín tiene también como consecuencia una precompactación uniforme del material en la carcasa del tornillo sinfín, lo que afecta positivamente a las condiciones existentes en el orificio del extrusor, en particular en forma de un caudal uniforme en el extrusor y una calidad uniforme del material en la salida del extrusor. El acortamiento de la longitud del tornillo sinfín conlleva un ahorro energético y, en comparación con las construcciones conocidas, temperaturas más bajas de procesamiento en el extrusor, ya que la temperatura media de entrada en el extremo de admisión del tornillo sinfín es más uniforme que en las construcciones conocidas. En el objeto de la invención, por tanto, el material plástico tratado -visto a lo largo de todo el proceso de tratamiento- se debe procesar a una temperatura menos elevada, en comparación con otras construcciones, para tener la seguridad de una plastificación suficiente. Esa reducción de las temperaturas punta tiene como consecuencia el ahorro energético antes mencionado y también evita que se produzca un daño térmico en el material a tratar.

Además, con un dispositivo de este tipo, el procesamiento del material se... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para el tratamiento de material sintético, en particular termoplástico, por ejemplo poliéster o polietileno, con un recipiente colector o compresor de corte (1) en el que se puede introducir el material a procesar y en cuya zona inferior está previsto un orificio de descarga (10) a través del cual el material procesado se puede extraer del recipiente colector (1), por ejemplo a un extrusor (11), estando dividido el recipiente colector (1) en al menos dos cámaras (6a, 6b, 6c,...), en particular cilíndricas, separadas entre sí mediante respectivamente un fondo intermedio (2', 2'',...), estando dispuesta en cada cámara (6a, 6b, 6c,...) al menos una herramienta de mezcla o trituración (7a, 7b, 7c,...), en particular de forma giratoria en torno a un eje vertical (8, 14), que actúa sobre el material, con la que se puede llevar el material a un estado reblandecido, si bien permanentemente fragmentado o en forma de partículas y no fundido, y estando previstos medios (5', 5'',...) que producen o permiten el traslado o el paso del material reblandecido, fragmentado y no fundido entre las respectivas cámaras (6a, 6b, 6c,...) directamente adyacentes, caracterizado por que la cámara situada arriba del todo (6a) o la cámara situada relativamente más arriba presenta un diámetro mayor que las respectivas cámaras (6b, 6c,...) situadas debajo en el sentido de flujo del material.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por que las cámaras (6a, 6b, 6c,...) están dispuestas unas sobre otras y el flujo de material se dirige desde la cámara situada arriba del todo (6a), en la que se puede introducir el material a tratar, hacia abajo a las siguientes cámaras (6b, 6c,...) en particular debido a la fuerza de gravedad.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que las cámaras (6a, 6b, 6c,...) presentan distintos diámetros y/o distintas alturas entre sí, presentando la cámara situada arriba del todo (6a) o la cámara situada relativamente más arriba una altura menor que las respectivas cámaras (6b, 6c,...) situadas debajo en el sentido de flujo del material.

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las herramientas de mezcla o trituración (7a, 7b, 7c,...) se pueden regular de tal modo o están configuradas de tal forma que el material a tratar se mueve, se pone en rotación o forma un torbellino de mezcla, se mezcla, calienta o, dado el caso, tritura y al hacerlo se lleva a un estado reblandecido, si bien permanece permanentemente fragmentado o en forma de partículas y no se funde y/o que con ello al menos en la cámara situada arriba del todo (6a) el material se seca y/o cristaliza.

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las herramientas de mezcla o trituración (7a, 7b, 7c,...) están configuradas en las respectivas cámaras (6a, 6b, 6c,...) de forma distinta y/o están dispuestas, dado el caso, en distintas barras de rotor (8, 9) y/o se pueden controlar independientemente entre sí mediante uno o varios accionamientos y en particular rotan a distintas velocidades.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que todas las herramientas de mezcla o trituración (7a, 7b, 7c,...) están dispuestas en una barra de rotor (8) común pasante o por que las herramientas de mezcla o trituración (7a, 7b, 7c,...) están repartidas entre dos o más barras de rotor (8, 9) independientes ente sí y accionadas respectivamente por separado, las cuales, dado el caso, entran en el recipiente colector (1) por lados opuestos.

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los medios (5', 5'',...) que permiten el traslado o paso del material entre las cámaras adyacentes (6a, 6b, 6c,...) están constituidos en la base o fondo intermedio (2', 2'',...) de la cámara situada arriba del todo (6a) o en el de cada cámara situada relativamente más arriba o en el de la cámara con el diámetro relativamente mayor o bien parten de dicha cámara y, atravesando el respectivo fondo intermedio (2', 2'',...) de esta cámara, forman una conexión en flujo de material con la cámara (6b, 6c,...) directamente adyacente o siguiente, situada más abajo en el sentido de flujo de material.

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que, en particular en las cámaras (6a, 6b, 6c,...) con básicamente el mismo diámetro, los medios (5', 5'',...) están constituidos en los respectivos fondos intermedios (2', 2'',...) situados entre dos cámaras (6a, 6b, 6c,...) y atraviesan completamente estos fondos intermedios (2', 2'',...).

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que, en particular en las cámaras (6a, 6b, 6c,...) con distintos diámetros, los medios (5', 5'',...) que parten de la cámara situada arriba del todo (6a) o de la cámara situada relativamente más arriba o de la cámara con el mayor diámetro desembocan en la cámara adyacente o siguiente (6b, 6c,...) situada más abajo, atravesando la pared lateral (4'', 4''',...) de la cámara (6b, 6c,...) siguiente o situada más abajo en el sentido de flujo del material o de la cámara con menor diámetro.

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los medios (5', 5'',...) están constituidos en torno a la(s) barra(s) de rotor (8, 9) o la(s) rodean y/o en la zona próxima a la pared lateral (4', 4'', 4''',...) del recipiente colector (1) o bien en la zona del extremo radial de las herramientas de mezcla o trituración (7a, 7b, 7c,...) y/o por que los medios (5', 5'',...) están dispuestos en los distintos fondos intermedios (2', 2'') no de forma alineada unos sobre otros sino respectivamente distanciados al máximo entre sí.

11. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los medios (5', 5'',...) están configurados a modo de orificios u obturadores que garantizan el paso libre a través de su diámetro interior, dado el caso a modo de laberinto, dado el caso de modo al menos parcialmente cerradizo o que regulen la circulación del material o bien a modo de medios de transporte y dosificación, en particular a modo de tornillos sinfín de transporte.

12. Dispositivo según una de las reivindicaciones de la 1 a la 6, caracterizado por que los medios (5', 5'',...) que permiten el traslado o paso del material entre las cámaras adyacentes (6a, 6b, 6c,...) parten de la cámara situada arriba del todo (6a) o de cada cámara situada relativamente más arriba o de la cámara con el diámetro relativamente mayor y, atravesando completamente la respectiva pared lateral (4'), en particular en la zona más baja o cercana a la base y próxima al fondo intermedio (2', 2'',...) de estas cámaras, así como circunvalando o bien sin atravesar los fondos intermedios (2', 2'',...), forman una conexión en flujo de material con la cámara (6b, 6c,...) directamente adyacente, situada más abajo en el sentido de flujo de material, estando constituidos los medios (5a, 5b,...) en particular a modo de tramos de transferencia, estando configurados los tramos de transferencia a modo de tuberías que garantizan el paso libre a través de sus diámetros interiores, dado el caso de modo al menos parcialmente cerradizo, o a modo de medios de transporte y dosificación, en particular a modo de tornillos sinfín de transporte.

13. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que en al menos una cámara (6a, 6b, 6c,...), preferentemente en todas, está previsto un dispositivo de aspiración (15) para eliminar los componentes volátiles y/o un dispositivo para aplicar gas inerte o gases reactivos o similares, estando constituido el dispositivo de aspiración (15), dado el caso, en las herramientas de mezcla o trituración (7a, 7b, 7c,...).

14. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que en al menos una cámara (6a, 6b, 6c,...), preferentemente en todas, está previsto un dispositivo de medición del nivel (16).

15. Procedimiento para el tratamiento de material sintético, en particular termoplástico, por ejemplo poliéster o polietileno, utilizando el dispositivo según una de las reivindicaciones de la 1 a la 14, en el que el material a procesar se conduce sucesivamente a través de varias cámaras (6a, 6b, 6c,...) dispuestas en serie en el sentido de flujo del material en un recipiente colector (1) común, procesándose, moviéndose, mezclándose, calentándose y/o triturándose y, dado el caso, secándose y/o cristalizándose el material en cada cámara (6a, 6b, 6c,...) mediante herramientas de mezcla o trituración (7a, 7b, 7c,...), dado el caso regulables independientemente entre sí, y llevándolo así a un estado reblandecido, no fundido, en el que el material permanece permanentemente fragmentado o en forma de partículas, y manteniéndolo siempre en dicho estado, y sometiéndose el material tras la última cámara a una fase de compactación o extrayéndose a un extrusor (11).

16. Procedimiento según la reivindicación 15, caracterizado por que el material se transporta o fluye de una cámara a otra (6a, 6b, 6c,...) a través de los fondos intermedios que dividen el recipiente colector (1) en las distintas cámaras.