Procedimiento para la extrusión de masas plásticas.

Procedimiento para la extrusión de masas plásticas en una extrusora de doble tornillo sin fin o de varios árboles usando elementos de tornillo sin fin con árboles de tornillo sin fin que giran en el mismo sentido por pares y que raspan exactamente por pares,

caracterizado porque los perfiles de tornillo sin fin generatriz y generado presentan una secuencia de región de obturación - región de transición - región de canal - región de transición, siendo una región de obturación una secuencia de región de cresta - región de flanco - región de cresta, siendo una región de canal una secuencia de región de surco - región de flanco - región de surco y siendo una región de transición una secuencia de regiones de perfil de tornillo sin fin que comienza con una región de flanco y que termina con una región de flanco, estando caracterizada la región de obturación de los elementos de tornillo sin fin porque

ο la región de flanco, con respecto al punto de giro del perfil de tornillo sin fin, posee un ángulo δ_fb1 que es mayor o igual a la mitad del ángulo de abertura entre los dos engranajes de carcasa (δ_fb1≥arccos (0, 5*a/ra) ), ο una región de cresta, con respecto al punto de giro del perfil de tornillo sin fin, posee un ángulo δ_kb1 que es menor o igual a la diferencia del ángulo de cresta de un perfil de tornillo sin fin de Erdmenger de un paso menos el ángulo de abertura entre los dos engranajes de carcasa (δ_kb1≤π-4*arccos (0, 5*a/ra) ), ο la otra región de cresta, con respecto al punto de giro del perfil de tornillo sin fin, posee un ángulo δ_kb2 que es menor o igual a la diferencia del ángulo de cresta de un perfil de tornillo sin fin de Erdmenger de un paso menos el ángulo de abertura entre los dos engranajes de carcasa (δ_kb2≤π-4*arccos (0, 5*a/ra) ),

y estando caracterizada la región de canal porque

ο la región de flanco, con respecto al punto de giro del perfil de tornillo sin fin, posee un ángulo δ_fb2 que es mayor o igual a la mitad del ángulo de abertura entre los dos engranajes de carcasa (δ_fb2≥arccos (0, 5*a/ra) ), ο una región de surco, con respecto al punto de giro del perfil de tornillo sin fin, posee un ángulo δ_nb1 que es menor o igual a la diferencia del ángulo de cresta de un perfil de tornillo sin fin de Erdmenger de un paso menos el ángulo de abertura entre los dos engranajes de carcasa (δ_nb1≤π-4*arccos (0, 5*a/ra) ), ο la otra región de surco, con respecto al punto de giro del perfil de tornillo sin fin, posee un ángulo δ_nb2 que es menor o igual a la diferencia del ángulo de cresta de un perfil de tornillo sin fin de Erdmenger de un paso menos el ángulo de abertura entre los dos engranajes de carcasa (δ_nb2≤π-4*arccos (0, 5*a/ra) ) .

Procedimiento para la extrusión de masas plásticas

La invención se refiere a un procedimiento para la extrusión de masas plásticas. El procedimiento se refiere particularmente a la traslación, el amasado y/o la mezcla de masas plásticas, particularmente de masas fundidas poliméricas y mezclas de masas fundidas poliméricas, sobre todo termoplásticos y elastómeros, de forma particularmente preferente policarbonato y combinados de policarbonato, también mezclando con otras sustancias tales como, por ejemplo, sólidos, líquidos, gases u otros polímeros u otras mezclas poliméricas. El documento WO0209919A2 desvela elementos de tornillo sin fin para el procesamiento de materiales termoplásticos de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

La extrusión de masas plásticas desempeña un gran papel particularmente en la preparación, elaboración y procesamiento de polímeros. Por extrusión se entiende en este punto y en lo sucesivo el tratamiento de una sustancia o una mezcla de sustancias en una extrusora de doble tornillo sin fin o de varios árboles que giran en el mismo sentido, como está descrito de forma exhaustiva en [1] ([1] = Kohlgrüber. Der gleichläufige Doppelschneckenextruder, Hanser Verlag München 2007) .

En la presente solicitud, la terminología extrusoras de varios árboles comprende también, por ejemplo, una extrusora anular o una extrusora de doble tornillo sin fin.

Las máquinas de dos o dado el caso varios árboles que giran en el mismo sentido, cuyos rotores se raspan mutuamente de forma exacta, ya se conocen desde hace tiempo (véase, por ejemplo, el documento DE 862 668) . en la preparación de polímeros y el procesamiento de polímeros, las máquinas de tornillo sin fin que se basan en el principio de perfiles que se raspan exactamente han experimentado un uso diverso. Esto se basa sobre todo en que las masas fundidas poliméricas se adhieren a superficies y a las temperaturas de procesamiento habituales con el tiempo se degradan, lo que se evita mediante el efecto de autolimpieza de los tornillos sin fin que se raspan exactamente. Están representadas reglas para la generación de perfiles de tornillo sin fin que se raspan exactamente, por ejemplo, en la publicación [1] en las páginas 96 - 109. en ese punto también está descrito que un perfil de tornillo de sin fin predefinido en el primer árbol de una extrusora de doble tornillo sin fin determina el perfil de tornillo sin fin en el segundo árbol de una extrusora de doble tornillo sin fin. El perfil de tornillo sin fin en el primer árbol de la extrusora de doble tornillo sin fin, por tanto, se denomina el perfil de tornillo sin fin generatriz. El perfil de tornillo sin fin en el segundo árbol de la extrusora de doble tornillo sin fin es consecuencia del perfil del tornillo sin fin del primer árbol de la extrusora de doble tornillo sin fin y se denomina, por tanto, el perfil de tornillo sin fin generado. en una extrusora de varios árboles se usan el perfil de tornillo sin fin generatriz y el perfil de tornillo sin fin generado en árboles adyacentes siempre de forma alterna.

Las extrusoras de doble tornillo sin fin modernas disponen de un sistema de unidades de montaje, en el que se pueden aplicar distintos elementos de tornillo sin fin sobre un árbol central. Con esto, el experto puede adaptar la extrusora de doble tornillo sin fin al respectivo objetivo del procedimiento.

Como sabe el experto y como se puede volver a leer, por ejemplo, en [11] en las páginas 96 - 109, el perfil de tornillo sin fin conocido que gira en el mismo sentido, autolimpiante, que engrana de forma estrecha de acuerdo con el estado de la técnica, denominado a continuación por el inventor principal perfil de tornillo sin fin de Erdmenger, está definido claramente mediante la indicación de las tres magnitudes número de filetes z, radio externo de tornillo sin fin ra y separación entre ejes a. El número de filetes z es un número entero que es mayor o igual a 1. Un parámetro importante adicional de un perfil de tornillo sin fin es el radio del centro ri. Un parámetro importante adicional de un perfil de tornillo sin fin es la profundidad de paso h.

Las regiones de un perfil de tornillo sin fin que son iguales al radio externo de tornillo sin fin se denominan regiones de cresta. Las regiones de un perfil de tornillo sin fin que son iguales al radio del centro se denominan regiones de surco. Las regiones de un perfil de tornillo sin fin que son menores que el radio externo de tornillo sin fin y mayores que el radio del centro se denominan regiones de flanco. La región de una extrusora de varios árboles en la que se penetran dos perforaciones de carcasa se denomina región de engranaje. Las dos intersecciones de dos perforaciones de carcasa se denominan engranajes de carcasa.

El ángulo de cresta δ_kw de un perfil de tornillo sin fin de Erdmenger de z pasos se calcula con δ_kw=π/z-2*arccos (0, 5*a/ra) , habiéndose d entender por π la constante del círculo (π≈3, 14159) [1]. De la fórmula para el cálculo del ángulo de cresta se deduce que los ángulos de cresta de un perfil de tornillo sin fin de Erdmenger de 1 paso y de 2 pasos con la misma separación entre ejes y con el mismo radio externo de tornillo sin fin se diferencian en π/2. Si el radio de carcasa rg es igual al radio externo ra, entonces se calcula el ángulo de abertura δ_gz entre los dos engranajes de carcasa con δ_gz=2*arccos (0, 5*a/ra) . Para perfiles de tornillo sin fin de Erdmenger de un paso se deduce de esto que la región de engranaje para una proporción de radio externo de tornillo sin fin a separación entre ejes menor de, por ejemplo, 0, 707 está hermetizada por la región de cresta del perfil de tornillo sin fin.

Las regiones de carcasa en el entorno de los dos engranajes de carcasa se denominan región de engranaje de carcasa. en el marco de las siguientes explicaciones, esta región comprende en cada perforación de carcasa

partiendo de cada una de los dos engranajes de carcasa un ángulo δ_gb con respecto al punto central de las perforaciones de carcasa, que se calcula a partir de la diferencia del ángulo de cresta de un perfil de tornillo sin fin de Erdmenger de un paso menos el ángulo de abertura entre los dos engranajes de carcasa: δ_gb=π4*arccos (0, 5*a/ra) .

Además se explican exhaustivamente en [1] la estructura, la función y el funcionamiento de extrusoras de dos y varios árboles. Se dedica un capítulo propio (páginas 227 - 248) a los elementos de tornillo sin fin y a su modo de acción. en este punto se explican de forma detallada la estructura y la función de elementos de traslación, amasado y mezcla. Para posibilitar la transición entre elementos de tornillo sin fin de diferente número de filetes se usan con frecuencia arandelas como casquillo distanciador. en casos especiales se usan los denominados elementos de transición que posibilitan una transición continua entre dos perfiles de tornillo sin fin de diferente número de filetes, existiendo en cada punto de la transición un par autolimpiante de perfiles de tornillo sin fin.

Por una masa plástica se entiende en este punto y en lo sucesivo una masa deformable. Son ejemplos de masas plásticas las masas fundidas poliméricas, sobre todo termoplásticos y elastómeros, de forma particularmente preferente policarbonato y combinados de policarbonato, mezclas de masas fundidas poliméricas o dispersiones de masas fundidas poliméricas con sólidos, líquidos o gases.

En la fabricación de polímeros se realiza una extrusión, por ejemplo, para la desgasificación de los polímeros (véase, por ejemplo, [1] páginas 191 a 212) .

En la elaboración de polímeros se realiza una extrusión, por ejemplo, para la introducción mediante mezcla de agentes de adición (véase, por ejemplo [1] páginas 59 a 93) . Este procedimiento denominado también composición sirve para la elaboración de polímeros para la preparación de la masa conformada de plástico terminada (la composición) mediante el uso de las materias primas de plástico con adición de cargas y/o refuerzos, plastificantes, adhesivos, lubricantes, estabilizantes, etc.

El tratamiento de masas plásticas durante una extrusión comprende una o varias de las operaciones de procedimiento traslación, fusión, dispersión, mezcla, desgasificación y formación de presión.

En la elaboración de polímeros se preparan mediante extrusión sobre todo mezclas de polímeros con aditivos y auxiliares y refuerzos así como... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la extrusión de masas plásticas en una extrusora de doble tornillo sin fin o de varios árboles usando elementos de tornillo sin fin con árboles de tornillo sin fin que giran en el mismo sentido por pares y que raspan exactamente por pares, caracterizado porque los perfiles de tornillo sin fin generatriz y generado presentan una secuencia de región de obturación - región de transición - región de canal - región de transición, siendo una región de obturación una secuencia de región de cresta - región de flanco - región de cresta, siendo una región de canal una secuencia de región de surco - región de flanco - región de surco y siendo una región de transición una secuencia de regiones de perfil de tornillo sin fin que comienza con una región de flanco y que termina con una región de flanco, estando caracterizada la región de obturación de los elementos de tornillo sin fin porque

ο la región de flanco, con respecto al punto de giro del perfil de tornillo sin fin, posee un ángulo δ_fb1 que es mayor o igual a la mitad del ángulo de abertura entre los dos engranajes de carcasa (δ_fb1≥arccos (0, 5*a/ra) ) , ο una región de cresta, con respecto al punto de giro del perfil de tornillo sin fin, posee un ángulo δ_kb1 que es menor o igual a la diferencia del ángulo de cresta de un perfil de tornillo sin fin de Erdmenger de un paso menos el ángulo de abertura entre los dos engranajes de carcasa (δ_kb1≤π-4*arccos (0, 5*a/ra) ) , ο la otra región de cresta, con respecto al punto de giro del perfil de tornillo sin fin, posee un ángulo δ_kb2 que es menor o igual a la diferencia del ángulo de cresta de un perfil de tornillo sin fin de Erdmenger de un paso menos el ángulo de abertura entre los dos engranajes de carcasa (δ_kb2≤π-4*arccos (0, 5*a/ra) ) ,

y estando caracterizada la región de canal porque

ο la región de flanco, con respecto al punto de giro del perfil de tornillo sin fin, posee un ángulo δ_fb2 que es mayor o igual a la mitad del ángulo de abertura entre los dos engranajes de carcasa (δ_fb2≥arccos (0, 5*a/ra) ) , ο una región de surco, con respecto al punto de giro del perfil de tornillo sin fin, posee un ángulo δ_nb1 que es menor o igual a la diferencia del ángulo de cresta de un perfil de tornillo sin fin de Erdmenger de un paso menos el ángulo de abertura entre los dos engranajes de carcasa (δ_nb1≤π-4*arccos (0, 5*a/ra) ) , ο la otra región de surco, con respecto al punto de giro del perfil de tornillo sin fin, posee un ángulo δ_nb2 que es menor o igual a la diferencia del ángulo de cresta de un perfil de tornillo sin fin de Erdmenger de un paso menos el ángulo de abertura entre los dos engranajes de carcasa (δ_nb2≤π-4*arccos (0, 5*a/ra) ) .

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la suma de los ángulos de las regiones de cresta y flanco δ_kb1, δ_kb2 y δ_fb1 de la región de obturación se encuentra preferentemente en el intervalo de 0, 75*δ_gz a 2*δ_gb+δ_gz y de forma particularmente preferente en el intervalo de δ_gz a δ_gb+δ_gz y la suma de los ángulos de las regiones de surco y flanco δ_nb1, δ_nb2 y δ_fb2 de la región de canal se encuentra preferentemente en el intervalo de 0, 75*δ_gz a 2*δ_gb+δ_gz y de forma particularmente preferente en el intervalo de δ_gz a δ_gb+δ_gz.

3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque la región de transición está compuesta de una región de flanco.

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los perfiles de tornillo sin fin dan lugar a una obturación en forma de línea de la región de engranaje.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los perfiles de tornillo sin fin dan lugar a una obturación en forma de punto de la región de engranaje.

6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la separación máxima de las regiones de cresta de la región de obturación de los perfiles de tornillo sin fin de la carcasa se encuentra preferentemente en el intervalo de 0 a 0, 05 veces la separación entre ejes, de forma particularmente preferente en el intervalo de 0 a 0, 025 veces la separación entre ejes.

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los elementos de tornillo sin fin están configurados como elementos de traslación o elementos de mezcla, estando prolongados los perfiles de tornillo sin fin de forma helicoidal en dirección axial.

8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque los elementos de tornillo sin fin están configurados como elemento de amasado, estando prolongados los perfiles de tornillo sin fin en dirección axial desplazados por secciones.

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque entre los elementos de tornillo sin fin y la carcasa y/o entre elementos de tornillo sin fin adyacentes se presentan holguras en el intervalo de 0, 1 a 0, 001 con respecto al diámetro del perfil de tornillo sin fin.

10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque las masas plásticas son termoplásticos o elastómeros.

11. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque como termoplásticos se usa policarbonato, poliamida, poliéster, particularmente poli (tereftalato de butileno) y poli (tereftalato de etileno) , polilactida, poliéter, poliuretano termoplástico, poliacetal, fluoropolímero, particularmente poli (fluoruro de vinilideno) , polietersulfonas, poliolefina, particularmente polietileno y polipropileno, poliimida, poliacrilato, particularmente

poli (metil) metacrilato, poli (óxido de fenileno) , poli (sulfuro de fenileno) , polietercetona, poliariletercetona, polimerizados de estireno, particularmente poliestireno, copolímeros de estireno, particularmente copolímero de estireno-acrilonitrilo, copolímeros de bloque de acrilonitrilo-butadieno-estireno, poli (cloruro de vinilo) o un combinado de al menos dos de los termoplásticos mencionados.

12. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque como termoplástico se usa 10 policarbonato o un combinado que contiene policarbonato.

13. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque como elastómero se usa caucho de estireno-butadieno, caucho natural, caucho de butadieno, caucho de isopreno, caucho de etileno-propileno-dieno, caucho de etileno-propileno, caucho de butadieno-acrilonitrilo, caucho de nitrilo hidrogenada, caucho de butilo, caucho de halobutilo, caucho de cloropreno, caucho de etileno-acetato de vinilo, caucho de poliuretano, poliuretano

termoplástico, gutapercha, caucho de arilato, caucho fluorada, caucho de silicona, caucho de sulfuro, caucho de clorosulfonilo-polietileno o una combinación de al menos dos de los elastómeros mencionados.

14. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque al polímero se añaden cargas o refuerzos o aditivos poliméricos o pigmentos orgánicos o inorgánicos o mezclas de los mismos.

15. Procedimiento para la preparación de policarbonato, caracterizado porque al menos una etapa del

procedimiento de preparación comprende un procedimiento de extrusión de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 11.

16. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado porque el policarbonato se preparó de acuerdo con el procedimiento de interfase o el procedimiento de transesterificación en masa fundida.