Procedimiento y aparato para la producción de polímeros termoplásticos cargados.

Un proceso para producir material termoplástico que contiene una carga,

caracterizado por comprender los pasos siguientes: alimentar de material termoplástico base un contenedor (1) provisto con medios para mezclar y remover (2, 3); elevando la temperatura del material termoplástico base hasta que dicho material haya alcanzado un estado blando; mezclando una carga con este material termoplástico ablandado en el contenedor (1); recogiendo dicho material rellenado con la carga del contenedor y llevando a cabo la densificación de dicho material ablandado y rellenado.

Procedimiento y aparato para la producción de polímeros termoplásticos cargados.

Campo de la invención.

La presente invención se refiere a un procedimiento y a un aparato para producir polímeros termoplásticos cargados. Más particularmente, la invención se refiere a un procedimiento y a un aparato para producir materiales poliméricos termoplásticos cargados con cargas inertes, tales como cargas minerales y fibras, también conocidos como “compuestos”.

Antecedentes de la invención.

Comúnmente, se añaden cargas inertes, es decir, cargas que no reaccionan con el polímero de base, a polímeros termoplásticos, siendo sus principales funciones reducir el coste promedio del producto, los tiempos de enfriamiento de la pieza conformada y dotar al polímero cargado de características técnicas diferentes con respecto al polímero inicial. Ejemplos de cargas son carbonato de calcio, sílice, sulfato de bario, polvo de talco, fibras o polvo de madera, fibras de celulosa y fibras de vidrio. La cantidad de carga añadida generalmente es de desde el 15 hasta un 80% en peso de la base polimérica y preferiblemente está dentro del intervalo del 30 al 70% en peso.

Materiales poliméricos de interés son resinas termoplásticas y particularmente PP, PE y poliolefinas en general, PVC ABS, etc.; el material es un homo o copolímero y es un monomaterial o una mezcla de materiales compatibles, por ejemplo PP/PE. En otras palabras, mezclas de materiales no compatibles no están dentro del alcance de la presente invención y con el término material termoplástico quiere decirse un monomaterial o una mezcla de material compatible.

Materiales termoplásticos preferidos son materiales de desecho industrial, tales como restos de producción, por ejemplo restos de láminas de BO PP y PP/PE que resultan de la producción de pañales y película biorientada, restos que resultan de la producción de materiales textiles no tejidos y productos no tejidos, polvos de polímero que se derivan de procedimientos de polimerización y producciones de polímeros.

Según la técnica anterior, se añaden cargas a los polímeros termoplásticos tras haberse llevado el material polimérico a un estado fundido. Por ejemplo, gránulos de material polimérico, o material de polímero en un estado densificado, se alimentan a una prensa extrusora y la carga se alimenta a uno o más puntos del cilindro del husillo de extrusión tras derretir y plastificar el material de polímero; el material cargado se granula de nuevo cuando sale del cilindro del husillo. La principal desventaja de este procedimiento es el coste de un procedimiento que comienza con material en forma de gránulos o aglomerados para obtener de nuevo gránulos o aglomerados del material cargado. Esta desventaja se siente particularmente cuando el material polimérico es un material reciclado.

Para obviar este problema, se propuso cargar los gránulos de polímero o material densificado durante su etapa de procesamiento, por ejemplo durante el moldeo por extrusión o inyección del producto conformado; sin embargo, esta solución demostró ser aplicable sólo en parte, porque el usuario final del material prefiere usar un compuesto que ya tenga la cantidad necesaria de carga por razones obvias de simplicidad, costes inferiores del procedimiento y maquinaria de extrusión y moldeo más barata y más fácil de usar.

El documento US-A-4.225.640 (Erb) da a conocer un método de recuperación de desechos municipales mediante la combinación de fragmentos de materiales plásticos diferentes e incompatibles y de hojas secas y mediante la extrusión de la mezcla. Se aplica calor en la prensa extrusora para fundir los materiales termoplásticos e incorporar en los mismos los fragmentos de hojas. En una realización, los materiales termoplásticos se derriten y se funden antes de mezclarlos con los fragmentos de hojas. El producto que sale de la prensa extrusora es una masa consolidada de hojas unidas por los plásticos, en la que los fragmentos de hojas sirven como puente para integrar diferentes materiales termoplásticos que de otro modo no se combinarían entre sí.

El documento DE-A-19718138 (Ermafa) se refiere a una máquina de reciclaje que fragmenta y aglomera materiales termoplásticos hasta que una cantidad prefijada de material se trata en la maquina; el material se funde entonces y se añade “agua de choque” para solidificarlo dentro de la máquina. El material sólido y aglomerado se seca entonces, se fragmenta y se extrae de la máquina. El documento no dice nada sobre cargas.

El documento US-A-5.635.125 (Ternes) da a conocer una teja obtenida moliendo material de PVC reforzado con fibra (concretamente mangueras de jardín) , mezclando la manguera molida con serrín y extruyendo la mezcla. De nuevo, en este documento la carga se incorpora en el material plástico fundido durante la extrusión.

El documento US-A-3.552.722 (Sutter) trata del problema de mezclar uniformemente plástico en polvo y fragmentos de material plástico antes de alimentar la mezcla a una prensa extrusora o a un dispositivo de amasado y calentamiento. El aparato dado a conocer no realiza ninguna trituración ni ablandamiento del material y no se mencionan cargas.

El documento EP-A-0911131 (Gamma Meccanica) da a conocer un aparato para fragmentar, triturar y densificar un material plástico. El aparato comprende un recipiente con un elemento de rotación que tritura el material plástico y lo empuja hacia un primer husillo que es tangencial al recipiente y que lleva el material hacia un husillo de prensa extrusora. Se proporcionan medios de alimentación para alimentar colorantes o plástico granulado al husillo tangencial. La disposición citada debe garantizar una alimentación más uniforme del plástico triturado a la prensa extrusora.

Descripción de la invención.

Hay por tanto la necesidad de un procedimiento de producción de un compuesto termoplástico cargado, es decir, un material de base polimérico termoplástico cargado con cargas inertes, a menores costes que los disponibles actualmente mediante el uso de un aparato que es sencillo y no es caro. También hay la necesidad de un compuesto termoplástico cargado que sea más barato que los productos conocidos pero que tenga las mismas o mejores características técnicas que los productos conocidos correspondientes.

Es un objeto de la presente invención solucionar el problema mencionado anteriormente por medio de un procedimiento de producción de materiales termoplásticos cargados que es más barato que los procedimientos tradicionales y que puede proporcionar un producto (es decir, un gránulo cargado) con una composición sustancialmente constante, específicamente con un porcentaje sustancialmente uniforme de carga en todos los gránulos producidos, y que está dotado de las mismas o mejores propiedades técnicas que los compuestos correspondientes conocidos actualmente.

Este objeto se logra por medio de la presente invención, referente a un procedimiento para producir polímeros termoplásticos cargados según la reivindicación 1.

Otro objeto de la patente es un aparato para producir polímeros termoplásticos cargados que concuerda con el procedimiento mencionado, caracterizado según la reivindicación 5.

Según una realización preferida de la invención, la base polimérica es material de desecho industrial y se ablanda al agitarse y triturarse en un recipiente vertical, también denominado “molino caliente”, donde el calor requerido para ablandar al material polimérico de base se proporciona mediante la fricción generada por la acción de agitación y trituración.

Según otro aspecto de la invención, el procedimiento es un procedimiento continuo en el que el material se alimenta al recipiente desde la parte superior y la base polimérica ablandada y cargada se extrae por la parte inferior. Según la reivindicación 5, la carga se alimenta a la parte inferior del recipiente, donde la base polimérica está en un estado ablandado.

Según la invención, la carga se alimenta por medios de alimentación que comprenden un husillo que está fijado al contenedor y que incluye un cilindro que tiene una salida en la parte inferior del recipiente y que comprende además un dispositivo dosificador gravimétrico físicamente separado del husillo y del recipiente y preferiblemente la salida de los medios para alimentar la carga al recipiente se tamiza frente al flujo de material ablandado.

1. Un proceso para producir material termoplástico que contiene una carga, caracterizado por comprender los pasos siguientes: alimentar de material termoplástico base un contenedor (1) provisto con medios para mezclar y remover (2, 3); elevando la temperatura del material termoplástico base hasta que dicho material haya alcanzado un estado blando; mezclando una carga con este material termoplástico ablandado en el contenedor (1); recogiendo dicho material rellenado con la carga del contenedor y llevando a cabo la densificación de dicho material ablandado y rellenado.

2. Un proceso, de acuerdo con la reivindicación 1, en que dichos medios de mezcla y agitación comprenden unos medios de desintegrado (3, 3a) y dicho material termoplástico base es ablandado mediante la agitación y la desintegración.

3. Un proceso, de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en que la temperatura de dicho material termoplástico ablandado está dentro de la categoría de su punto de fusión y 25ºC menos que su punto de ablandado Vicat (10 N), excluyendo la temperatura del punto de fusión.

4. Un proceso, de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en que dicho paso de densificación es un paso de extrusión

5. Un proceso, de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en que el material termoplástico es un material industrial sobrante para ser reciclado.

6. Un aparato para producir material termoplástico rellenado, caracterizado por comprender un contenedor (1), medios para mezclar y remover (2), medios (3) para traer dicho material termoplástico polimérico a un estado ablandado, medios (7,10) para alimentar este contenedor con dicho material termoplástico, estando dichos medios de alimentación ubicados en la parte inferior del contenedor, donde el material termoplástico se encuentra en un estado ablandado; medios (5) para recoger el material ablandado y de relleno de dicho contenedor y medios (5-6) para someter este material rellenado a un paso de la densificación por lo menos.

7. Un aparato, de acuerdo con la reivindicación 6, en que dicho contenedor comprende medios para la desintegración (3, 3a) de dicho material termoplástico.

8. Un aparato, de acuerdo con la reivindicación 7, en que dichos medios de alimentación comprenden medios de medición gravimétrica (7) separados del contenedor (1).

9. Un aparato, de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, en que dichos medios para alimentar la carga (10) están localizados en un lado del contenedor (1) donde el material removido se encuentra en un estado ablandado.

10. Un aparato, de acuerdo con la reivindicación 9, que además comprende medios de cribado (13) en los orificios de salida (12) de dichos medios de alimentación (10) en el contenedor (1).

11. Un aparato, de acuerdo con cualquier reivindicación de la 6 a la 10, que además comprende medios (14, 15) para abastecer agua y/o aceite a dicho contenedor.

12. Aparato, de acuerdo con una de las reivindicaciones de la 6 a la 11, en que dichos medios para recoger y densificar el material rellenado comprende un extrusor y una granuladora (6).