Procedimiento para el tratamiento de material polimero.

Procedimiento para el tratamiento de material polímero, preferentemente termoplástico,

fragmentado o enforma de partículas, que se encuentra en un recipiente colector o compresor de corte (1), movido, mezclado,calentado y, dado el caso, triturado por al menos una herramienta de mezcla (12, 21), eliminándose delmaterial en el transcurso del procedimiento las sustancias interferentes no deseadas que perjudican eltratamiento o posterior procesamiento del material, por ejemplo sustancias volátiles, particularmente humedado vapor de agua, mediante la introducción de un gas, en particular aire o un gas inerte, en una zona situada pordebajo del nivel del material que se encuentra en el recipiente colector (1) en funcionamiento o bien por debajodel nivel de material del torbellino de mezcla que se forma en el interior del recipiente colector (1), atravesandoel gas al menos una parte del material con la formación de un flujo forzoso y extrayéndose a continuación delrecipiente colector (1) el gas ahora enriquecido con o saturado de sustancias interferentes por una zona situadapor encima del nivel del material que se encuentra en el recipiente colector (1) en funcionamiento o bien porencima del nivel de material del torbellino de mezcla, caracterizado por que el gas se introduce en el recipientecolector (1) a través de medios de alimentación de gas (50) que están constituidos en o sobre al menos unaherramienta de mezcla (12, 21) y/o un disco portante (9, 29) que sustenta la herramienta de mezcla (12, 21).

La invención concierne a un procedimiento según la reivindicación 1 así como a un dispositivo según la reivindicación 5.

Muchas aplicaciones de reciclaje de plástico sufren influencias problemáticas de alimentación, tales como la humedad residual, grandes variaciones de densidad, porciones demasiado grandes de carga, etc. Esto influye negativamente en el rendimiento del extrusor acoplado a continuación o bien en la rentabilidad del procedimiento. El extrusor se resiente con estas influencias de alimentación, lo que conlleva reducciones y fluctuaciones del rendimiento de producción, un rendimiento irregular de fusión, menor calidad del producto, dado el caso un desgaste más elevado y, en general, una reducción de la productividad.

Del estado actual de la técnica, por ejemplo de la WO 00/74912 A1, se conocen dispositivos con dos herramientas de mezcla superpuestas en el compresor de corte que reducen estos problemas.

La zona donde se produce principalmente la trituración o secado o precalentado del material está separada de la zona en la que 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 el volumen de material extraído por el tornillo sinfín bajo el disco portante y el flujo de material que entra a través del paso anular de arriba abajo al espacio situado debajo del disco portante. La consecuencia de esto es que el espacio lleno esencialmente de material a extraer por el tornillo sinfín por debajo del disco portante opone una cierta resistencia a la descarga del material, el cual gira en forma de torbellino de mezcla en el recipiente colector, de modo que solo una ínfima parte, si llega, del material recién introducido en el recipiente colector puede ir a parar directamente hacia abajo a la zona situada por debajo del disco portante giratorio.

Esto contribuye a asegurar un tiempo suficiente de permanencia del material en el recipiente colector, particularmente en su zona situada por encima del disco portante. Con ello se homogeniza 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 o zonas inhomogéneas de plástico en la carcasa del tornillo sinfín del extrusor y, con ello, la longitud del tornillo sinfín puede ser más pequeña que en las construcciones conocidas, ya que el tornillo sinfín tiene que trabajar menos para llevar el 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 del material en la carcasa del tornillo sinfín, lo que afecta positivamente a las condiciones 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 otras construcciones, temperaturas más bajas de procesamiento en el extrusor, ya que la temperatura media con la que el material entra en la carcasa del tornillo sinfín es más uniforme que en esas otras construcciones. En dispositivos de este tipo, por lo tanto, es necesario llevar el material plástico tratado – visto a lo largo de todo el proceso de tratamiento – a una temperatura menos elevada, en comparación con las construcciones conocidas, para tener la seguridad de una plastificación suficiente. Esa reducción de las temperaturas punta tiene como consecuencia el ahorro energético antes mencionado y también se evita un daño térmico en el material a procesar.

Mediante la disposición de dos herramientas de mezcla superpuestas en el compresor de corte y el desarrollo de dos fases de tratamiento consecutivas se produce con ello, de forma sencilla, una separación del paso de trabajo de “preparación del material”, es decir, de la trituración, secado, precalentado, precompactado y mezcla, del paso de trabajo de “alimentación del extrusor”. Con el desacoplamiento de los dos pasos de trabajo se mantienen alejadas ampliamente las influencias negativas de alimentación, como se ha descrito arriba, del extrusor y su sensible zona de alimentación o de entrada. El resultado es un extrusor de alimentación y funcionamiento muy uniformes, el cual, independientemente de las influencias de alimentación, puede producir un rendimiento adicional constante de hasta el 15 %. Además, se pueden procesar mayores porciones de carga, permite una humedad residual más elevada en el material de carga, se puede conseguir un rendimiento mayor de paso, el material tiene una temperatura de fusión más baja y se ahorra en costes energéticos, con una calidad del granulado más elevada.

Este tipo de dispositivos ha dado muy buenos resultados para el tratamiento de materiales sintéticos, en particular los termoplásticos, pero se ha demostrado que de vez en cuando se producen retenciones de sustancias volátiles, desprendidas del material procesado, en el espacio situado debajo del disco portante superior. Estas sustancias volátiles no siempre pueden escaparse hacia arriba por el paso anular existente entre el borde del disco portante y la pared interior del recipiente colector, sobre todo porque el material a procesar atraviesa este paso anular de arriba abajo. Resulta especialmente inconveniente cuando estas sustancias volátiles se extraen con el material procesado del recipiente colector y van a parar al extrusor conectado directa o indirectamente al recipiente colector, pues en ese caso existe el riesgo de que en el material extruido haya inclusiones gaseosas de diversa naturaleza, lo cual disminuye considerablemente la calidad del material obtenido en la salida del extrusor. Este peligro tampoco se puede eliminar completamente con los dispositivos de desgasificación que suelen estar previstos en los extrusores. Además, dichas sustancias volátiles o interferentes generalmente no se pueden evitar desde un principio, pues se trata de vapor de agua, productos de disociación del material a procesar, partículas de refrigerante gaseosas o evaporadas, etc. En particular, estas partículas de sustancias volátiles pueden ser considerables en el material plástico húmedo introducido en el recipiente colector.

Para evitar estas desventajas y liberar al menos esencialmente el material evacuado por el orificio de descarga del recipiente colector con poco esfuerzo de las sustancias volátiles mencionadas, se puede prever que el disco portante presente al menos una perforación, situada en particular cerca del eje y cerca de los bordes de las herramientas que se mueven por inercia al girar el disco portante, la cual conecte el espacio situado sobre ella con el espacio situado bajo ella. Mediante esta perforación, las sustancias volátiles que se encuentran o se han generado en el espacio situado bajo el disco portante pueden escapar hacia arriba, a través del disco portante, al espacio situado sobre ella, donde son inofensivas y desde donde pueden escaparse dado el caso. Mediante ensayos realizados al respecto, se ha comprobado que las perforaciones situadas cerca del eje son más eficaces que las dispuestas lejos del eje. Las perforaciones situadas cerca de los bordes de las herramientas que se mueven por inercia al girar el disco portante aprovechan el efecto de succión provocado por las herramientas en rotación para aspirar fuera del espacio situado bajo el disco portante las mencionadas sustancias volátiles.

No obstante, la mayoría de estos dispositivos no es capaz de eliminar completamente las sustancias interferentes, lo que afecta negativamente al tratamiento o procesamiento.

Deben considerarse sustancias interferentes todas aquellas que emergen del material a tratar o se desprenden del material introducido o eventualmente incluso se introducen junto con el material y pueden conllevar un perjuicio posterior del procesamiento. Estas sustancias interferentes pueden adherirse externamente a las superficies del material a tratar, como es el caso sobre todo en el agua de lavar, revestimientos de superficies, etc., y una vez allí volatilizarse, sublimarse, desprenderse de la superficie, etc. Sin embargo, estas sustancias interferentes pueden estar también presentes en la matriz del material o en su interior y, entonces, durante el procesamiento, se difunden hacia fuera... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para el tratamiento de material polímero, preferentemente termoplástico, fragmentado o en forma de partículas, que se encuentra en un recipiente colector o compresor de corte (1) , movido, mezclado, calentado y, dado el caso, triturado por al menos una herramienta de mezcla (12, 21) , eliminándose del material en el transcurso del procedimiento las sustancias interferentes no deseadas que perjudican el tratamiento o posterior procesamiento del material, por ejemplo sustancias volátiles, particularmente humedad

o vapor de agua, mediante la introducción de un gas, en particular aire o un gas inerte, en una zona situada por debajo del nivel del material que se encuentra en el recipiente colector (1) en funcionamiento o bien por debajo del nivel de material del torbellino de mezcla que se forma en el interior del recipiente colector (1) , atravesando el gas al menos una parte del material con la formación de un flujo forzoso y extrayéndose a continuación del recipiente colector (1) el gas ahora enriquecido con o saturado de sustancias interferentes por una zona situada por encima del nivel del material que se encuentra en el recipiente colector (1) en funcionamiento o bien por encima del nivel de material del torbellino de mezcla, caracterizado por que el gas se introduce en el recipiente colector (1) a través de medios de alimentación de gas (50) que están constituidos en o sobre al menos una herramienta de mezcla (12, 21) y/o un disco portante (9, 29) que sustenta la herramienta de mezcla (12, 21) .

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que el gas se introduce a través de un medio de alimentación de gas (50) constituido en la herramienta de mezcla (12) más próxima a la base y/o en el disco portante (9, 29) más próximo a la base.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que el gas se introduce a través del medio de alimentación de gas (50) constituido en el lado de la respectiva herramienta de mezcla (12, 21) y/o del disco portante (9, 29) más próximo a la base vuelto hacia la parte inferior o hacia la superficie de la base (3) .

4. Procedimiento según la reivindicación 1, 2 o 3, caracterizado por que el gas se inyecta o insufla activamente con presión al interior del recipiente colector (1) por debajo del nivel del material a través de al menos un medio de alimentación de gas (50) activo, por ejemplo mediante boquillas u orificios de soplado activados mediante dispositivos de bombeo o de soplado (52) y/o por que el gas se aspira o bombea, extrayéndose activamente de la zona del recipiente colector (1) por encima del nivel de material mediante al menos un medio de evacuación de gas (51) activo y/o por que el gas se calienta y/o seca antes de su alimentación y/o por que en el gas que sale del recipiente colector (1) se miden la temperatura, la humedad y/o el contenido de sustancias interferentes y por que el control de la cantidad, la temperatura y/o humedad del gas que entra en el recipiente colector (1) se realiza en función de estos valores medidos.

5. Dispositivo para la realización del procedimiento según una de las reivindicaciones de la 1 a la 4, con al menos un recipiente colector o compresor de corte (1) , en particular esencialmente en forma de embudo o cilíndrico, que presenta una superficie de base (3) y una pared lateral (2) , en el que está prevista al menos una herramienta de mezcla (12, 21) , en particular giratoria en torno a un eje (8) vertical, dado el caso dispuesta sobre un disco portante (9, 29) , estando dispuestos la herramienta de mezcla (12, 21) y el disco portante (9, 29) por encima de la superficie de la base (3) a cierta distancia de esta, en el que la herramienta de mezcla (12, 21) mueve, mezcla, calienta o, dado el caso, tritura o actúa sobre el material polímero a tratar presente en el interior del recipiente colector (1) , preferentemente fragmentado o en forma de partículas, en particular en forma de partículas de polímero no fundidas, estando constituido en el recipiente colector (1) o conectado a él, por debajo del nivel del material que se encuentra en el recipiente colector (1) en funcionamiento o por debajo del nivel de material de un torbellino de mezcla que se forma en funcionamiento, al menos un medio de alimentación de gas (50) para la entrada de un gas, preferentemente aire o gas inerte, al interior del recipiente colector (1) , y estando constituido en el recipiente colector (1) o conectado a él, por encima del nivel del material que se encuentra en el recipiente colector (1) en funcionamiento o por encima del nivel de material del torbellino de mezcla, al menos un medio de evacuación de gas (51) para la salida del recipiente colector (1) del gas enriquecido con o saturado de sustancias interferentes, en particular vapor de agua, caracterizado por que los medios de alimentación de gas (50) están constituidos o dispuestos en o sobre la herramienta de mezcla (12, 21) y/o el disco portante (9, 29) .

6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado por que los medios de alimentación de gas (50) están constituidos o dispuestos sobre la herramienta de mezcla (12) de abajo del todo, próxima a la superficie de la base (3) , y/o sobre el disco portante (29) inferior.

7. Dispositivo según la reivindicación 5 o 6, caracterizado por que los medios de alimentación de gas (50) están constituidos o dispuestos en la parte inferior o lado de la respectiva herramienta de mezcla (12, 21) y/o del respectivo disco portante (9, 29) vuelto hacia la superficie de la base (3) .

8. Dispositivo según la reivindicación 5, 6 o 7, caracterizado por que está previsto al menos un tornillo sinfín (17) para la extracción del material del recipiente colector (1) , cuya carcasa (16) está conectada, por ejemplo radial

o tangencialmente, a un orificio de descarga (15) del recipiente colector (1) mediante un orificio de entrada (27) , estando dispuesto el orificio de descarga (15) en la pared lateral (2) , cerca de la superficie de la base (3) del recipiente colector (1) .

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones de la 5 a la 8, caracterizado por que cada herramienta de mezcla (12, 21) está dispuesta sobre un disco portante (9, 29) , accionado por un árbol (4) introducido en el espacio interior del recipiente colector (1) , para que gire en torno al eje (8) del árbol (4) .

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones de la 5 a la 9, caracterizado por que en el recipiente colector (1) están previstas al menos dos herramientas de mezcla (12, 21) superpuestas, preferentemente exactamente dos herramientas de mezcla (12, 21) superpuestas, esto es, herramientas de mezcla (21) superiores dispuestas en particular sobre un disco portante (9) superior y herramientas de mezcla (12) inferiores dispuestas cerca de la base o las más próximas a la base (3) , en particular sobre un disco portante (29) inferior próximo a la base, estando constituidos en el recipiente colector (1) un espacio (26) interior superior situado por encima de las herramientas de mezcla (21) superiores y un espacio (10) interior inferior, situado por debajo de las herramientas de mezcla (21) superiores, que se encuentra en el mismo recipiente colector (1) y en el que están dispuestos las herramientas de mezcla (12) próximas a la base y el orificio de descarga (15) , estando conectado el espacio (26) interior superior, en particular mediante un paso anular (11) libre existente entre el perímetro exterior del disco portante (9) superior y la pared lateral (2) del recipiente colector (1) , con el espacio

(10) interior inferior del recipiente colector (1) , yendo a parar una parte del material que se encuentra en el espacio (26) interior superior, con la rotación de las herramientas de mezcla (21) superiores, al espacio (10) interior inferior, en particular a través del paso anular (11) , y siendo transportado desde allí al orificio de descarga (15) mediante las herramientas de mezcla (12) inferiores próximas a la base.

11. Dispositivo según una de las reivindicaciones de la 5 a la 10, caracterizado por que el disco portante (9) superior presenta al menos una perforación (36) que atraviesa el disco portante (9) , dispuesta preferentemente cerca del eje (8) y, en particular, cerca de los bordes (37) de las herramientas (21) que se mueven por inercia al girar el disco portante (9) , que conecta el espacio (26) interior superior con el espacio (10) interior inferior.

12. Dispositivo según una de las reivindicaciones de la 5 a la 11, caracterizado por que los medios de alimentación de gas (50) están dispuestos cerca del eje (8) y, en particular, cerca de los bordes (37) de las herramientas (21) que se mueven por inercia al girar el disco portante (9) o cerca de la perforación (36) .

13. Dispositivo según una de las reivindicaciones de la 5 a la 12, caracterizado por que los medios de alimentación de gas (50) están constituidos a modo de medios de alimentación de gas (50) pasivos, por ejemplo como orificios pasantes, a través de los cuales se puede aspirar pasivamente el gas al interior del recipiente colector (1) , por ejemplo mediante presión negativa en el recipiente colector (1) , o por que los medios de alimentación de gas (50) están constituidos a modo de medios de alimentación de gas (50) activos, por ejemplo como boquillas

o similares activables mediante dispositivos de bombeo o soplado (52) , a través de los cuales se puede insuflar, inyectar o bombear activamente el gas con presión al interior del recipiente colector (1) y/o por que los medios de evacuación de gas (51) están constituidos a modo de medios de evacuación de gas (51) pasivos, por ejemplo como orificios pasantes, a través de los cuales se puede extraer pasivamente el gas del recipiente colector (1) , por ejemplo mediante sobrepresión en el recipiente colector (1) , o por que los medios de evacuación de gas (51) están constituidos a modo de medios de evacuación de gas (51) activos, activables por ejemplo mediante dispositivos de aspiración (53) , a través de los cuales se puede extraer el gas activamente del recipiente colector (1) por aspiración o bombeo y/o por que está previsto un dispositivo de calentamiento (54) anteconectado a los medios de alimentación de gas (50) , mediante el cual se puede calentar el gas a introducir en el recipiente colector (1) , y/o por que está previsto un dispositivo de secado de gas (55) anteconectado a los medios de alimentación de gas (50) , con el que se seca el gas a introducir en el recipiente colector (1) y/o por que los medios de alimentación de gas (50) y/o los medios de evacuación de gas (51) se pueden cerrar o controlar al menos parcialmente para regular respectivamente la alimentación de gas y la evacuación de gas y/o por que los medios de alimentación de gas (50) están constituidos a modo de orificios sueltos singulares con un diámetro de entre 10 y 300 mm, preferentemente de entre 50 y 90 mm y/o por que los medios de alimentación de gas (50) terminan a ras con la pared interior de la herramienta de mezcla (12, 21) y, en particular, no sobresalen por el lado interior de la herramienta de mezcla (12, 21) al interior del recipiente (1) .

14. Dispositivo según una de las reivindicaciones de la 5 a la 13, caracterizado por que en el lado inferior del disco portante (29) de más abajo vuelto hacia la superficie de la base (3) y, dado el caso, también en los lados inferiores de los otros eventuales discos portantes (9) , están dispuestas al menos una, preferentemente varias aletas de transporte (65) que sobresalen del disco portante (29) , especialmente de forma radial y, dado el caso,

curvadas, que producen un flujo de material y de gas hacia arriba desde la zona situada debajo del disco portante (29) de más abajo a la zona situada por encima del disco portante (29) de más abajo, en particular a través del paso anular (11) y/o de las perforaciones (36) .

15. Dispositivo según una de las reivindicaciones de la 5 a la 14, caracterizado por que los medios de evacuación de gas (51) están dispuestos en una zona alejada de la superficie de la base (3) del recipiente colector (1) o del

material o del torbellino de mezcla, en particular en la tapa del recipiente colector (1) y/o por que está previsto al menos un dispositivo de medición (56) activado por el gas evacuado, en particular postacoplado a los medios de evacuación de gas (51) , para medir la temperatura y/o, dado el caso, la humedad

o el contenido de sustancias interferentes del gas que sale del recipiente colector (1) a través de los medios de

evacuación de gas (51) y/o por que está previsto un dispositivo de mando (58) que, en caso de haber uno de los siguientes dispositivos, está conectado con el dispositivo de calentamiento (54) y/o con el dispositivo de secado de gas (55) y/o con el dispositivo de bombeo o soplado (52) y/o con el dispositivo de aspiración (53) y que controla o regula estos

dado el caso en función de los parámetros del material predeterminados y/o de la temperatura del gas saliente y/o de la naturaleza de las sustancias interferentes.