Aparato para y método de tratar polímeros que contienen un agente espumante.

Un sistema (10b) para el tratamiento de polímeros que puede hacerse funcionar cíclicamente,

que comprende:

un tornillo sinfín (14b) montado dentro de un barril (16b) para definir un espacio (20b) para el tratamiento depolímeros entre el tornillo sinfín y el barril y

una fuente de agente de soplado (59) conectada a una lumbrera (42) para agente de soplado, para permitir que elagente de soplado fluya desde la fuente hacia el material polimérico dentro del espacio para el tratamiento depolímeros, caracterizado por que:

el tornillo sinfín tiene una relación L:D entre 20:1 y 24:1; y

el tornillo sinfín incluye una sección de mezcladura situada aguas debajo de la lumbrera, en donde la sección demezcladura tiene una longitud entre aproximadamente 2 y aproximadamente 6 veces el diámetro del tornillo sinfín.

Aparato para y método de tratar polímeros que contienen un agente espumante

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere, en general, al tratamiento de materiales de espuma poliméricos y, más particularmente, a sistemas de tratamiento poliméricos que incluyen tornillos sinfín con relaciones L:D cortas, así como a métodos de actualizar y utilizar sistemas de tratamiento poliméricos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Materiales de espuma poliméricos incluyen una pluralidad de huecos también denominadas celdillas, distribuidos dentro de una matriz de polímeros. Espumas microcelulares (o materiales microcelulares) son un tipo de espuma polimérica caracterizada por tamaños de celdillas pequeños y elevadas densidades de las celdillas. Las espumas microcelulares pueden tener un cierto número de ventajas de propiedades y de tratamiento.

Se pueden requerir (o preferir) determinadas etapas de tratamiento cuando se conforman espumas microcelulares. Las etapas incluyen introducir un agente de soplado en el material polimérico dentro de una extrusora, combinar suficientemente la mezcla de material polimérico y del agente de soplado para formar una mezcla homogénea dentro de la extrusora, mantener una presión elevada dentro de la mezcla homogénea para prevenir una nucleación prematura de las microceldillas y reducir rápidamente la presión para nuclear las microceldillas en un tiempo deseado.

Los sistemas de moldeo por inyección o de moldeo por soplado convencionales no son capaces, generalmente, de satisfacer la totalidad de las etapas antes mencionadas, necesarias para producir materiales microcelulares. Típicamente, se diseñan sistemas convencionales con el propósito de operar bajo un conjunto de condiciones inconsistentes con la producción de material microcelular. Por consiguiente, se han diseñado y fabricado específicamente nuevos sistemas para producir materiales microcelulares. Se han diseñado, por ejemplo, nuevos sistemas de moldeo por inyección o de moldeo por soplado con tornillos sinfín que tienen relaciones L:D relativamente elevadas (p. ej., relaciones L:D de 28:1 y mayores) . En particular, tornillos sinfín que tengan estas relaciones L:D relativamente elevadas pueden permitir una mezcladura suficiente de la mezcla de material polimérico y agente de soplado y mantener una presión elevada dentro de la mezcla, fomentando ambos la formación de material microcelular. Sin embargo, tornillos sinfín con relaciones L:D elevadas pueden ser incompatibles con el equipo convencional existente utilizado en sistemas de moldeo por inyección y por soplado. Además, puede ser más costoso producir sistemas nuevos o actualizados que incluyan tornillos sinfín con relaciones L:D elevadas.

El documento EP 1 166 991 A2 describe una máquina de formación de espuma por inyección que comprende un cilindro de compresión de dos etapas de moldeo por inyección. En el cilindro se inyecta un agente espumante a través de un orificio de inyección por medio de una bomba. El orificio de inyección está situado en un punto nueve veces más largo que el diámetro externo de un tornillo sinfín desde el extremo de una tolva del cilindro de compresión.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

La invención proporciona sistemas para el tratamiento de polímeros y métodos asociados. La invención reside, en parte, en el reconocimiento de que se pueden utilizar tornillos sinfín con relaciones L:D bajas con respecto a sistemas de moldeo por inyección o de moldeo por soplado (que pueden haber sido sistemas no microcelulares convencionales) para producir materiales poliméricos microcelulares. Tornillos sinfín de este tipo se pueden utilizar cuando se actualizan los sistemas de moldeo por inyección o de moldeo por soplado convencionales existentes para permitir la producción de material microcelular.

La invención proporciona un sistema de tratamiento de polímeros operativo para inyectar cíclicamente material polimérico en un molde o para expulsar cíclicamente material polimérico de una matriz. El sistema comprende un tornillo sinfín montado dentro de un barril para definir un espacio de tratamiento del polímero entre el tornillo sinfín y el barril. El tornillo sinfín tiene una relación L:D menor que o igual a aproximadamente 24:1. El sistema comprende, además, una fuente de agente de soplado conectada a una lumbrera para agente de soplado para permitir que el agente de soplado fluya desde la fuente al material polimérico dentro del espacio para el tratamiento 55 .

del polímero.

La invención proporciona también un método para tratar material polimérico. El método comprende transportar material polimérico a un espacio de tratamiento de polímeros definido entre un tornillo sinfín, que tiene una relación L:D menor que o igual a aproximadamente 24:1, y un barril. El método comprende, además, introducir agente de soplado en el material polimérico dentro del espacio para el tratamiento de polímeros para formar una mezcla de material polimérico y agente de soplado; e inyectar la mezcla de material polimérico y agente de soplado en un molde, o expulsar la mezcla de material polimérico de una matriz.

Se describe en esta memoria un método para actualizar un sistema, previamente utilizado para tratar material polimérico, que comprende una extrusora que incluye un primer tornillo sinfín con una longitud y un diámetro. El sistema es operativo para inyectar cíclicamente material polimérico en un molde o para expulsar cíclicamente material polimérico de una matriz para formar material polimérico microcelular. El método comprende reemplazar el primer tornillo sinfín por un tornillo sinfín de sustitución que tenga una relación L:D menor que aproximadamente 24:1; y conectar una fuente de agente de soplado a una lumbrera para proporcionar una vía para que el agente de soplado fluya desde la fuente a un espacio para el tratamiento de polímeros definido entre el tornillo sinfín de sustitución y el barril, cuando el tornillo sinfín de sustitución está montado dentro del barril.

Se describe en esta memoria un método de actualizar un sistema previamente utilizado para tratar material polimérico inyectando cíclicamente material polimérico en un molde o expulsando cíclicamente material polimérico de una matriz. El sistema comprende una extrusora que incluye un primer tornillo sinfín con una longitud y un diámetro. El método comprende reemplazar el primer tornillo sinfín por un tornillo sinfín de sustitución que tenga una longitud sustancialmente igual a la longitud del primer tornillo sinfín y una relación L:D menor que aproximadamente 24:1. El tornillo sinfín de sustitución incluye un elemento de restricción situado aguas arriba de una lumbrera para agente de soplado formada en un barril cuando el tornillo sinfín de sustitución está montado en el barril. El elemento de restricción está diseñado para limitar el flujo ascendente de material polimérico a través del mismo durante al menos una parte de un ciclo de inyección o un ciclo de expulsión. El tornillo sinfín de sustitución incluye, además, una válvula de accionamiento neumática situada en un extremo aguas abajo del tornillo sinfín de sustitución. La válvula de accionamiento neumático permite el flujo descendente de material polimérico a través de la misma en una configuración abierta y restringe el flujo ascendente de material polimérico a través de la misma en una configuración cerrada.

Se describe en esta memoria un método de actualizar un sistema previamente utilizado para tratar material polimérico inyectando cíclicamente material polimérico en un molde o expulsando cíclicamente material polimérico de una matriz. El sistema comprende una extrusora que incluye un primer tornillo sinfín con una longitud y un diámetro. El método comprende extender el extremo de aguas abajo del barril, p. ej. fijando una extensión al extremo de aguas abajo del barril, incluyendo la parte extendida una o más lumbreras de inyección de agente de soplado, y reemplazando el primer tornillo sinfín por un tornillo sinfín de sustitución que tenga una longitud mayor (sustancialmente mayor en algunas realizaciones) que la longitud del primer tornillo sinfín. El tornillo sinfín de sustitución incluye un elemento de restricción situado aguas arriba de la localización en donde existe una lumbrera para agente de soplado en el barril cuando el tornillo sinfín de sustitución está montado en el barril. El elemento de restricción está diseñado para limitar el flujo ascendente de material polimérico a través del mismo durante al menos una parte de un ciclo de inyección o un ciclo de expulsión. El tornillo sinfín de sustitución puede incluir también, en una realización, una válvula... [Seguir leyendo]

1. Un sistema (10b) para el tratamiento de polímeros que puede hacerse funcionar cíclicamente, que comprende: un tornillo sinfín (14b) montado dentro de un barril (16b) para definir un espacio (20b) para el tratamiento de polímeros entre el tornillo sinfín y el barril y una fuente de agente de soplado (59) conectada a una lumbrera (42) para agente de soplado, para permitir que el agente de soplado fluya desde la fuente hacia el material polimérico dentro del espacio para el tratamiento de polímeros, caracterizado por que: el tornillo sinfín tiene una relación L:D entre 20:1 y 24:1; y el tornillo sinfín incluye una sección de mezcladura situada aguas debajo de la lumbrera, en donde la sección de mezcladura tiene una longitud entre aproximadamente 2 y aproximadamente 6 veces el diámetro del tornillo sinfín.

2. El sistema de la reivindicación 1, en el que el sistema puede hacerse funcionar para inyectar cíclicamente material polimérico en un molde o para expulsar cíclicamente el material polimérico de una hilera.

3. El sistema de la reivindicación 1, que comprende al menos dos lumbreras para agente de soplado.

4. El sistema de la reivindicación 1, en el que la lumbrera de agente de soplado se encuentra en el barril.

5. El sistema de la reivindicación 1, en el que la lumbrera del agente de soplado se encuentra en el tornillo sinfín.

6. El sistema de la reivindicación 1, en el que el sistema es un sistema actualizado.

7. El sistema de la reivindicación 1, en el que el tornillo sinfín incluye un elemento de restricción (44) situado aguas arriba de la lumbrera, estando diseñado el elemento de restricción para restringir el flujo ascendente de material polimérico o agente de soplado a través del mismo durante al menos una parte de un ciclo de inyección o de un ciclo de expulsión.

8. El sistema de la reivindicación 1, en donde el tornillo sinfín incluye una válvula de accionamiento neumático (49) situada en un extremo de aguas abajo del tornillo sinfín, permitiendo la válvula de accionamiento neumático el flujo descendente de material polimérico a través de la misma en una configuración abierta y restringiendo el flujo ascendente de material polimérico a través de la misma en una configuración cerrada.

9. El sistema de la reivindicación 1, que comprende, además, una pieza de inyector (70, 80) de agente de soplado situada en la lumbrera, teniendo la pieza de inyector de agente de soplado una pluralidad de orificios (78) en la misma a través de los cuales pasa agente de soplado cuando fluye desde la fuente hacia el espacio para el tratamiento de polímeros.

10. El sistema de la reivindicación 1, en el que el agente de soplado es dióxido de carbono o nitrógeno.

11. El sistema de la reivindicación 1, que comprende, además, un molde de inyección (36b) que define una cavidad conectada al espacio para el tratamiento de polímeros.

12. El sistema de la reivindicación 1, en el que el sistema está ajustado para producir material microcelular.

13. Un método para el tratamiento de material polimérico en un sistema (10b) para el tratamiento de polímeros, que comprende: transportar material polimérico en un espacio (20b) para el tratamiento de polímeros definido entre un tornillo sinfín (14b) y un barril (16b) , introducir agente de soplado en el material polimérico dentro del espacio para el tratamiento de polímeros para formar una mezcla de material polimérico y agente de soplado; e inyectar la mezcla de material polimérico y agente de soplado en un molde (35b) , o expulsar la mezcla de material polimérico a partir de una hilera, caracterizado por que: el tornillo sinfín tiene una relación L:D entre 20:1 y 24:1; y el tornillo sinfín incluye una sección de mezcladura situada aguas abajo de la lumbrera, en donde la sección de mezcladura tiene una longitud entre aproximadamente 2 y aproximadamente 6 veces el diámetro del tornillo sinfín.

14. El método de la reivindicación 13, que comprende, además, formar una disolución monofásica de agente de soplado y material polimérico en el espacio para el tratamiento de polímeros.

15. El método de la reivindicación 13, que comprende, además, formar un artículo esponjado.

16. El método de la reivindicación 15, que comprende, además, formar un artículo microcelular.