Procedimiento para la extrusión de material plástico.

Procedimiento para la extrusión de material plástico, con un extrusor (S) de tornillo sinfín

(2), en el que se mide una primera presión (P1) del material a extruir en al menos un punto de la zona de entrada (EB) de al menos un tornillo sinfín (2) en la zona de fusión (A) de la carcasa (1), en cuya zona de fusión el material plástico se encuentra ablandado y aún no completamente fundido, regulándose el volumen de carga del tornillo sinfín (2) en función de la primera presión medida (P1),

- estando dispuesta la primera unidad de medición de la presión (6) en una zona (A) del tornillo sinfín (2) en la que el diámetro del núcleo (D) del tornillo sinfín (2) se empieza a ensanchar y/o la profundidad del paso de rosca (G) del tornillo sinfín (2) empieza a disminuir, caracterizado

- por que se mide una segunda presión (P2) en al menos un punto o en una zona de la carcasa (1), en la zona de entrada E del tornillo sinfín (2), en el que o en la que el tornillo sinfín (2) presenta un diámetro de núcleo (D) invariable, midiéndose la segunda presión (P2) en el punto o en la zona (E) de la carcasa (1) en el que o en la que el material plástico presenta una temperatura equivalente a su temperatura de Vicat (Tc) ± 15% Tc, y

- por que la segunda señal de medición de la presión (P2), si procede tras la correspondiente ponderación para tener en cuenta los cambios que se produzcan rápidamente en el volumen de carga, se acopla con la primera señal de presión (P1) y por que la primera y la segunda señal de medición de la presión se emplean conjuntamente para la regulación de la carga del extrusor (S) y/o regulación de la velocidad de rotación del tornillo sinfín (2).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/AT2008/000385.

Solicitante: EREMA ENGINEERING RECYCLING MASCHINEN UND ANLAGEN GESELLSCHAFT M.B.H..

Nacionalidad solicitante: Austria.

Dirección: FREINDORF UNTERFELDSTRASSE 3 4052 ANSFELDEN AUSTRIA.

Inventor/es: WENDELIN, GERHARD, HACKL,MANFRED, FEICHTINGER,KLAUS, ECKHART,CHRISTIAN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION... > Moldeo por extrusión, es decir, oprimiendo la materia... > B29C47/10 (Alimentación del material a extruir)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION... > Moldeo por extrusión, es decir, oprimiendo la materia... > B29C47/92 (Medida, control o regulación)

PDF original: ES-2529073_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

La invención se refiere a un procedimiento según el concepto general de la reivindicación 1 así como a un extrusor según el concepto general de la reivindicación 8.

De GB PS 1.140.693 se conoce la regulación del volumen de carga de un extrusor mediante la presión predominante en el extrusor. No se hace ninguna referencia sobre en qué punto debe medirse la presión interna del extrusor. 5

En GB 2 301 795 A se divulga el uso de sensores con los que se puede regular la velocidad o el par de los tornillos sinfín del extrusor para poder realizar la extrusión a una presión constante y/o a una temperatura constante.

De US 4.500.481 A se conoce un procedimiento o un extrusor del tipo mencionado al principio. Un extrusor de este tipo lleva antepuesto un tornillo sinfín de alimentación, que sirve para calentar el material plástico llevado al extrusor pero no para la regulación del volumen de carga. Se produce el calentamiento del material plástico alimentado para conseguir 10 una extrusión más uniforme, pero no una regulación del volumen de carga en función de una señal de medición de la presión.

En la regeneración de residuos o residuos de producción de materiales plásticos, existen amplios ámbitos en los que la densidad aparente a granel de los materiales de entrada oscila fuertemente en el momento en que se alimentan a través del orificio de carga de un extrusor. Por ejemplo, la densidad aparente a granel oscila en material molido de botellas de 15 PET entre 200 kg/m3 y 600 kg/m3; en las películas de PET, la densidad aparente a granel oscila entre 20 kg/m3 y 300 kg/m3.

Incluso cuando el extrusor lleva antepuestos compresores de corte o reactores o unidades de tratamiento, no siempre se puede uniformar la densidad aparente a granel de tal modo que se consiga una alimentación uniforme del tornillo sinfín del extrusor. A la hora de diseñar un tornillo sinfín o el paso de extrusión, la densidad aparente a granel o el grado 20 de llenado del tornillo sinfín alcanzado son una magnitud determinante. En la mayoría de los casos, no es demasiado difícil ajustar el grado de llenado del tornillo sinfín a una determinada densidad aparente a granel y, con ello, conseguir un buen resultado de extrusión. Sin embargo, resulta considerablemente más difícil mantener constante el grado de llenado del tornillo sinfín cuando la densidad aparente a granel varía u oscila y, en consecuencia, lograr un buen resultado de extrusión con una velocidad de rotación determinada del tornillo sinfín o la dimensión deseada del tornillo 25 sinfín, como por ejemplo un caudal más elevado y uniforme, temperaturas más bajas de la masa fundida, una buena capacidad de homogeneización y un aumento estable de la presión en el tornillo sinfín.

En ciertos modos de proceder en el tratamiento de materiales plásticos, es necesario desde el punto de vista económico y realizable desde el punto de vista técnico emplear extrusores de alta velocidad, que pueden presentar un diámetro de tornillo sinfín relativamente pequeño. Con estas unidades, se pueden conseguir elevados caudales de masa a pesar del 30 diámetro más reducido de tornillo sinfín (extrusor más pequeño) y, con ello, construir una máquina extrusora más rentable. Puesto que el material a tratar en la mayoría de los casos no se puede introducir en el extrusor en forma de gránulos que fluyen fácilmente, también es conveniente aquí tomar las medidas necesarias para que la alimentación de material al tornillo sinfín del extrusor se mantenga lo más uniforme posible. Sobre todo en este tipo de tornillos sinfín de alta velocidad es importante que el material plástico a extruir sea alimentado en una cantidad suficiente, ya que en caso 35 de que el tornillo sinfín esté insuficientemente lleno se puede producir una sobrecarga térmica o termo-oxidante del plástico.

Estos problemas se resuelven según la invención con un procedimiento del tipo mencionado al principio, con las características distintivas de la reivindicación 1.

Según la invención, un extrusor del tipo indicado al principio se caracteriza por las particularidades especificadas de la 40 reivindicación 8.

Se ha comprobado que con el modo de proceder según la invención se puede mantener la densidad aparente a granel o bien el grado de llenado de la carcasa del extrusor o en la zona de entrada del tornillo sinfín del extrusor con una constancia tal que el grado de llenado del tornillo sinfín se mantiene constante en la zona en la que el material plástico a tratar está fundido. El punto de medición seleccionado de la primera señal de presión ofrece la posibilidad de alcanzar 45 condiciones de medición exactas.

Según la invención, es posible regular la alimentación de material y/o el volumen de carga independientemente entre sí o de forma coordinada entre sí, evaluando correspondientemente las señales de presión medidas. Según la invención, se pueden procesar distintos materiales plásticos sin necesidad de grandes requisitos en cuanto al tipo o dimensiones del tornillo sinfín. Esto permite a su vez fundir y extruir de forma rápida y efectiva con un mismo extrusor materiales 50 plásticos de distinta calidad y distinta composición, en particular cuando la velocidad de rotación del al menos un tornillo sinfín se mide o regula en función de la presión medida.

En el modo de proceder según la invención, además del volumen de carga, también se tienen en cuenta de forma decisiva la densidad aparente a granel, el comportamiento de corrimiento, el comportamiento de flujo y la presión de carga KSW del material plástico en cuestión. 55

Resulta ventajoso medir una primera señal de presión de acuerdo con las características de la reivindicación 1. Esta señal de presión aporta valores exactos sobre la necesidad de carga o el grado de llenado del tornillo sinfín. Se dispone de tiempo suficiente para ajustar o modificar el volumen de carga de la carcasa del tornillo sinfín a fin de compensar una caída o incremento de la presión sin que se produzcan oscilaciones significativas de la temperatura o de la presión del material plástico fundido. Esta señal de presión también se puede emplear para regular la velocidad de rotación del 5 tornillo sinfín: en cuanto se detecta una caída de presión, se puede reducir la velocidad de rotación del tornillo sinfín. En particular, con la combinación del aumento de la carga y la reducción de la velocidad de rotación del tornillo sinfín, se puede mejorar aún más la constancia de la extrusión del material plástico fundido, sobre todo cuando dicho material está suficientemente triturado, precompactado o tratado.

Según la parte distintiva de la reivindicación 1, está previsto que se detecte una segunda presión en al menos un punto 10 o en una zona del interior de la carcasa, en la zona de entrada del tornillo sinfín, presentando el tornillo sinfín un diámetro del núcleo invariable y/o midiéndose la segunda presión en el punto o en la zona de la carcasa en la que el material plástico presenta una temperatura que se corresponde con su temperatura de Vicat (Tc) ± 15 % Tc, asociando, si procede, la segunda señal de medición de la presión â?" dado el caso tras la correspondiente ponderación, en particular para tener en cuenta los rápidos cambios que se producen en el volumen de carga - con la primera señal de medición 15 de la presión y empleando la primera y la segunda señal de medición de la presión conjuntamente para la regulación de la alimentación del extrusor y/o para la regulación de la velocidad de rotación del tornillo sinfín. Con esto se obtiene una segunda señal de medición de la presión con la que se puede incrementar la precisión de la alimentación. Aquí es conveniente que el... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la extrusión de material plástico, con un extrusor (S) de tornillo sinfín (2) , en el que se mide una primera presión (P1) del material a extruir en al menos un punto de la zona de entrada (EB) de al menos un tornillo sinfín (2) en la zona de fusión (A) de la carcasa (1) , en cuya zona de fusión el material plástico se encuentra ablandado y aún no completamente fundido, regulándose el volumen de carga del tornillo sinfín (2) en función de la primera presión 5 medida (P1) , - estando dispuesta la primera unidad de medición de la presión (6) en una zona (A) del tornillo sinfín (2) en la que el diámetro del núcleo (D) del tornillo sinfín (2) se empieza a ensanchar y/o la profundidad del paso de rosca (G) del tornillo sinfín (2) empieza a disminuir, caracterizado

- por que se mide una segunda presión (P2) en al menos un punto o en una zona de la carcasa (1) , en la zona 10 de entrada E del tornillo sinfín (2) , en el que o en la que el tornillo sinfín (2) presenta un diámetro de núcleo (D) invariable, midiéndose la segunda presión (P2) en el punto o en la zona (E) de la carcasa (1) en el que o en la que el material plástico presenta una temperatura equivalente a su temperatura de Vicat (Tc) ± 15% Tc, y - por que la segunda señal de medición de la presión (P2) , si procede tras la correspondiente ponderación para tener en cuenta los cambios que se produzcan rápidamente en el volumen de carga, se acopla con la primera señal de 15 presión (P1) y por que la primera y la segunda señal de medición de la presión se emplean conjuntamente para la regulación de la carga del extrusor (S) y/o regulación de la velocidad de rotación del tornillo sinfín (2) .

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que la velocidad de rotación de al menos un tornillo sinfín (2) se determina o regula en función de la primera presión medida (P1) .

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que se mide la presión (P1, P2) que el material a 20 extruir ejerce sobre la pared interior de la carcasa (1) , efectuándose la medición de la presión (P1, P2) cerca de o en la superficie de la pared interior de la carcasa (12) .

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el material plástico previsto para la regeneración se alimenta al extrusor (S) de forma regulada cuantitativamente desde un compresor de corte o reactor (R) o desde un depósito de almacenamiento en función de la primera señal de medición de la presión (P1) y, si procede, 25 de la segunda señal de medición de la presión (P2) y/o por que al material plástico se le añaden antes de la extrusión pigmentos, suplementos, materiales de relleno, fibras, plastificantes y/o blanqueadores.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que el volumen de carga y/o la velocidad de rotación del tornillo sinfín (2) se regulan en función de la primera señal y, si procede, de la segunda señal de medición de la presión (P1, P2) , de tal modo que en la carcasa (1) se obtienen o ajustan un grado de llenado 30 constante y/o una densidad aparente a granel constante, y/o por que al detectar una caída de presión (P1, P2) se aumenta el volumen de carga y/o se reduce la velocidad de rotación del extrusor (S) .

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que la primera señal de medición de la presión (P1) se transmite a una unidad de mando (4) , si procede a través de un regulador, con la que se puede controlar una unidad de carga (13) o un elemento de regulación o un servomotor (3) . 35

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que, sobre todo en la extrusión de poliolefinas, la primera señal de medición de la presión (P1) se mide en una zona de L= (1 a 16) D, preferentemente L= (4 a 10) , desde el punto en el que la profundidad del paso de rosca (G) del tornillo sinfín (2) empieza a decrecer, y/o por que la segunda señal de medición de la presión (P2) se mide a una distancia de L= (0, 1 a 10) D, en particular L= (0, 5 a 5) D, del borde (9) del orificio de carga (11) situado en el sentido de flujo, o por que en la extrusión de materiales 40 semicristalinos de alto contenido energético, como por ejemplo los poliamidas, la primera señal de medición de la presión (P1) se mide a una distancia o zona de L= (1 a 20) D, preferentemente (5 a 15) D, del borde (9) del orificio de carga (11) situado en el sentido de flujo.

8. Extrusor para material plástico con al menos un tornillo sinfín (2) que rota dentro de una carcasa (1) , con un orificio de carga (11) que desemboca en la carcasa para la alimentación de material, para realizar el procedimiento 45 según una de las reivindicaciones 1 a 7, estando dispuesta al menos una unidad de medición de la presión (6, 7) en la zona de entrada (EB) del tornillo sinfín (2) para comprobar una primera presión (P1) ejercida por el material alimentado en la carcasa (1) , estando situada la primera unidad de medición de la presión (6) en una zona (A) de la carcasa (1) en la que el material plástico se encuentra ablandado y aún no completamente fundido, en concreto en una zona (A) del tornillo sinfín (2) en la que el diámetro del núcleo (D) del tornillo sinfín (2) empieza a aumentar y/o la profundidad del 50 paso de rosca (G) del tornillo sinfín (2) empieza a disminuir, transmitiéndose las señales de medición de la presión a una unidad de mando (4) que regula el volumen de carga del tornillo sinfín (2) en función de las señales de medición de la presión (P1) , caracterizado por que al menos una segunda unidad de medición de la presión (7) está dispuesta en un punto o en una zona (E) de la carcasa (1) situado/a en el sentido de flujo del orificio de carga (11) en el que o en la que el tornillo sinfín (2) presenta un diámetro del núcleo (D) invariable y/o en cuyo punto o en cuya zona el material plástico 55 presenta una temperatura equivalente a su temperatura de Vicat (Tc) ± 15% Tc, y por que los respectivos dispositivos de medición de la presión (6, 7) están conectados con una unidad de mando (4) con la que se puede regular una unidad de carga (13) prevista del extrusor (S) y, si procede, una unidad de accionamiento (15) prevista del tornillo sinfín (2) .

9. Extrusor según la reivindicación 8, caracterizado por que la (s) unidad (es) de medición de la presión (6, 7) está (n) dispuesta (s) en la zona de o en la superficie de la pared interior (12) de la carcasa (1) y/o por que las señales de medición de la presión (P1, P2) de los dispositivos de medición de la presión (6, 7) se transmiten a una unidad de 5 mando (4) que está conectada con la unidad de accionamiento (15) o con el motor del tornillo sinfín (2) del extrusor (S) y regula la velocidad de rotación de la unidad de accionamiento (15) o del motor.

10. Extrusor según la reivindicación 8 o 9, caracterizado por que para la extrusión de materiales semicristalinos de alto contenido energético, como por ejemplo los poliamidas, la primera unidad de medición de la presión (6) está dispuesta a una distancia de L= (1 a 20) D, en particular de L= (5 a 15) D, del borde (9) del orificio de carga (11) situado en 10 el sentido de flujo o por que, para la extrusión de poliolefinas, la primera unidad de medición de la presión (6) está dispuesta a una distancia de L= (1 a 16) D, preferentemente L= (4 a 10) , del borde del orificio de carga (11) situado en el sentido de flujo y/o por que la segunda unidad de medición de la presión (7) está dispuesta a una distancia de L= (0, 1 a 10) D, preferentemente L= (0, 5 a 5) D, del borde (9) del orificio de carga (11) situado en el sentido de flujo.

11. Extrusor según una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado por que el extrusor (S) lleva antepuesta una 15 unidad de suministro (14) de material plástico, por ejemplo, un depósito o un compresor de corte o un reactor, y por que entre la unidad de suministro (14) y el extrusor (S) está dispuesta la unidad de carga (13) regulada por la unidad de mando (4) y/o por que la unidad de carga (13) contiene una unidad de cierre, preferentemente una válvula corredera (8) regulable o un obturador regulable mediante un elemento de regulación o motor, con la que se puede modificar el diámetro del orificio de carga (11) o de una tubuladura de llenado en función de las señales de medición de la presión 20 transmitidas a la unidad de mando (4) y/o por que a modo de unidad de carga (13) del extrusor (S) está previsto un tornillo sinfín de transporte o una esclusa de rueda celular cuya cantidad de suministro puede ser modificada por la unidad de mando (4) , en particular mediante la regulación o modificación de su velocidad de rotación, y/o por que un conducto de descarga de material de la unidad de carga (13) está conectado directamente al orificio de carga (11) de la carcasa (1) del tornillo sinfín (2) . 25