Procedimiento para la extrusión de masas plásticas.

Procedimiento para la extrusión de masas plásticas usando elementos de tornillo sin fin para máquinas de tornillosin fin de varios árboles con árboles de tornillo sin fin con el mismo sentido por pares y que raspan de forma exactapor pares,

con dos o más filetes de tornillo sin fin Z, con separación entre ejes A y diámetro externo DE,

caracterizado porque la suma de los ángulos de cresta de un par de elementos es mayor de 0 y menor dey presentan entre los elementos de tornillo sin fin y la carcasa y/o entre elementos detornillo sin fin adyacentes holguras en el intervalo de 0,1 a 0,001 con respecto al diámetro del perfil de tornillo sin fin.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2009/003891.

Solicitante: BAYER MATERIALSCIENCE AG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: 51368 LEVERKUSEN ALEMANIA.

Inventor/es: KOHLGRUBER, KLEMENS, DR., RECHNER, JOHANN, LIESENFELDER, ULRICH, KONIG, THOMAS, BIERDEL,Michael.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B29B7/48 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B29 TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS EN ESTADO PLASTICO EN GENERAL.B29B PREPARACION O PRETRATAMIENTO DE MATERIAS A CONFORMAR; FABRICACION DE GRANULOS O DE PREFORMAS; RECUPERACION DE LAS MATERIAS PLASTICAS O DE OTROS CONSTITUYENTES DE MATERIALES DE DESECHO QUE CONTIENEN MATERIAS PLASTICAS.B29B 7/00 Mezcla; Amasado (en general B01F; en combinación con calandrado B29C 43/24, con inyección B29C 45/46, con extrusión B29C 47/36). › con dispositivos de engrane, p. ej. con tornillos que engranan.
  • B29C47/40 B29 […] › B29C CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION O UNION DE SUSTANCIAS EN ESTADO PLASTICO EN GENERAL; POSTRATAMIENTO DE PRODUCTOS CONFORMADOS, p. ej. REPARACION (trabajo análogo a trabajo de metales con máquinas herramientas B23; trabajo con muela o pulido B24; corte B26D, B26F; fabricación de preformas B29B 11/00;  fabricación de productos estratificados combinando capas previamente no unidas para convertirse en un producto cuyas capas permanecerán unidas B32B 37/00 - B32B 41/00). › B29C 47/00 Moldeo por extrusión, es decir, oprimiendo la materia a moldear a través de una matriz o boquilla que le da la forma deseada; Aparatos a este efecto (moldeo por extrusión-soplado B29C 49/04; prensas de extrusión en general B30B 11/22). › utilizando al menos dos tornillos que engranan.

PDF original: ES-2403287_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento para la extrusión de masas plásticas La invención se refiere a un procedimiento para la extrusión de masas plásticas, particularmente de masas fundidas poliméricas y mezclas de masas fundidas poliméricas, sobre todo de 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 con propiedades ópticas mejoradas, con ayuda de una extrusora de varios árboles con geometrías particulares de tornillo sin fin.

La extrusión es un procedimiento conocido 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) .

El tratamiento de masas plásticas durante una extrusión comprende una o varias de las operaciones de procedimiento transporte, fusión, dispersión, mezcla, extracción a presión de constituyentes líquidos, desgasificación y formación de presión.

Durante la preparación de polímeros, la extrusión sirve, por ejemplo, para retirar constituyentes volátiles, tales como monómeros y disolvente residual del polímero ([1], páginas 192 a 212) , para la reacción en reacciones de poliadición y policondensación así como, dado el caso, para la fusión y la confección de polímeros así como, dado el caso, la mezcla de aditivos con el polímero.

Durante la elaboración de polímeros se preparan mediante extrusión, sobre todo, mezclas de polímeros con aditivos y auxiliares y materias de refuerzo así como colores así como mezclas de distintos polímeros que se diferencian, por ejemplo, en la composición química, el peso molecular o la estructura molecular (véase, por ejemplo, [1], páginas 59 a 93) . Este procedimiento denominado también combinación (“compounding”) sirve para la elaboración de polímeros para la fabricación de la masa de moldeo de plástico (el combinado) terminada usando las materias primas de plástico que habitualmente se funden, con adición y mezcla de cargas y/o materias de refuerzo, plastificantes, adhesivos, lubricantes, estabilizantes, etc. con el polímero. La elaboración comprende con frecuencia también la retirada de constituyentes volátiles, tales como, por ejemplo, aire y agua. La elaboración puede ser también una reacción química tal como, por ejemplo, injerto, modificación de grupos funcionales o modificaciones del peso molecular mediante elevación o reducción dirigida del peso molecular.

Como se sabe de forma general y está descrito, por ejemplo, en [1] en las páginas 169 a 190 se puede clasificar la mezcla en mezcla distributiva y dispersiva. Por mezcla distributiva se entiende la distribución uniforme de distintos componentes en un volumen considerado. La mezcla distributiva existe, por ejemplo, en la mezcla de polímeros del mismo tipo. En la mezcla dispersiva en primer lugar se dividen partículas de sólido, gotas de líquido o burbujas de gas. Para la división tienen que aplicarse fuerzas de cizalla lo suficientemente grandes para superar, por ejemplo, la tensión superficial en la interfase entre masa fundida polimérica y un aditivo. Por mezcla se entiende en lo sucesivo siempre mezcla distributiva y dispersiva.

En la publicación [1] en la página 73 y siguientes se describe el transporte de masa fundida y la formación de presión. Las zonas de transporte de masa fundida sirven para transportar el producto de una zona del procedimiento a la siguiente así como para incluir cargas. Las zonas de transporte de masa fundida, por norma general, están llenas parcialmente, tal como, por ejemplo, en el transporte del producto de una zona del procedimiento a la siguiente, en la desgasificación y en zonas de tiempo de permanencia.

En el procesamiento de polímeros se llevan los polímeros, preferentemente, a la forma de un producto semiacabado, un producto listo para el uso o una pieza de construcción. El procesamiento puede crearse, por ejemplo, mediante moldeo por inyección, extrusión, soplado de láminas, embutición de láminas o hilado. El

procesamiento puede comprender también mezclas de polímeros con cargas y auxiliares y aditivos así como modificaciones químicas, tales como, por ejemplo, vulcanización.

La extrusión de polímeros se lleva a cabo, tal como se conoce por el experto, ventajosamente en máquinas de tornillo sin fin con dos o, dado el caso, varios árboles.

Las máquinas de dos o, dado el caso, varios árboles que giran en el mismo sentido, cuyos rotores se raspan 50 mutuamente de forma exacta, ya se conocen desde hace tiempo (documento DE 862 668) . En la preparación, la elaboración 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. Tales máquinas de tornillo sin fin, como es sabido, tienen un buen efecto de mezcla, un buen efecto de desgasificación y un buen efecto para fundir polímeros. Ofrecen ventajas en la calidad de los productos fabricados con ello, ya que las masas fundidas poliméricas se adhieren a 55 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. Se han presentado reglas para la generación de perfiles de tornillo sin fin que se raspan exactamente, por ejemplo, en Klemens Kohlgrüber. Der gleichläufige Doppelschneckenextruder, Hanser Verlag München 2007, pág. 96 y siguientes [1]. Allí se describe la construcción de perfiles de uno, dos y tres filetes.

El experto sabe que en la región de las crestas de tornillo sin fin se disipa particularmente mucha energía en la masa fundida, lo que conduce localmente a fuertes sobrecalentamientos en el producto. Esto está representado, por

ejemplo, en [1] en las páginas 160 y siguientes. Estos sobrecalentamientos locales pueden conducir a daños en el producto, tales como, por ejemplo, modificación en olor, color, composición química o peso molecular o a la formación de heterogeneidades en el producto, tales como cuerpos gelatinosos o manchas. Sobre todo un gran ángulo de cresta en este caso es perjudicial.

Las extrusoras de doble tornillo sin fin modernas disponen de un sistema modular en el que se pueden aplicar

distintos elementos de tornillo sin fin sobre un árbol central. Con ello, el experto puede adaptar la extrusora de doble tornillo sin fin al respectivo objetivo del procedimiento. Por norma general se usan actualmente elementos de tornillo sin fin con perfiles de dos y tres filetes, ya que los perfiles de tornillo sin fin de un filete tienen una aportación de energía demasiado alta debido a su gran ángulo de cresta.

Según el estado de la técnica [1] (véase, por ejemplo la página 101) , la geometría de los elementos de tornillo sin fin que se raspan exactamente está fijada mediante indicación de las magnitudes independientes número de paso Z, separación entre ejes A y diámetro de carcasa (se corresponde con el diámetro DE del contorno que raspa de forma exacta) . En este caso, el número de filetes es el número de los arcos circulares de cada elemento que limpia la pared externa. El ángulo de un arco circular de este tipo, con respecto al punto central de giro, se denomina ángulo de cresta KW0. En la región del ángulo de cresta, el radio externo del perfil es igual al radio de la carcasa. KW0,

según el estado de la técnica, no es ninguna magnitud ajustable y adaptable al planteamiento de objetivos, sino que se obtiene a partir de la ecuación 1 con ,

siendo KW0 el ángulo de cresta del perfil que raspa de forma exacta en la medida de arco y ! la constante del círculo (!∀3, 14159) . La suma de los ángulos de cresta sobre ambos elementos de un par de elementos que 25 engranan de forma estrecha SKW0 se obtiene de forma forzosa con .

El experto sabe que los perfiles de tornillo sin fin que raspan directamente no se pueden usar directamente en una extrusora de doble tornillo sin fin, más bien se requieren holguras entre los elementos de tornillo sin fin y la carcasa y/o entre los propios elementos de tornillo sin fin. Los datos geométricos para las geometrías de tornillo sin fin 30 indicadas las obtiene el experto basándose en el contorno de tornillos sin fin que raspan exactamente con procedimientos conocidos, tal como están representados,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la extrusión de masas plásticas usando elementos de tornillo sin fin para máquinas de tornillo sin fin de varios árboles con árboles de tornillo sin fin con el mismo sentido por pares y que raspan de forma exacta por pares, con dos o más filetes de tornillo sin fin Z, con separación entre ejes A y diámetro externo DE, caracterizado porque la suma de los ángulos de cresta de un par de elementos es mayor de 0 y menor de y presentan entre los elementos de tornillo sin fin y la carcasa y/o entre elementos de tornillo sin fin adyacentes holguras en el intervalo de 0, 1 a 0, 001 con respecto al diámetro del perfil de tornillo sin fin.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los perfiles de los elementos de tornillo sin fin del perfil de tornillo sin fin generatriz y generado están compuestos, respectivamente, de 6*Z o más arcos circulares con un radio mayor o igual a cero y menor o igual a A, convirtiéndose unos en otros forma tangencial los arcos circulares en sus puntos finales.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque respectivamente un par de los elementos de tornillo sin fin de los denominados arcos circulares correspondientes del perfil de tornillo sin fin generado y generatriz está caracterizado porque -los ángulos de arcos circulares correspondientes son igual de grandes, -la suma de los radios de arcos circulares correspondientes es igual a la separación entre ejes, -respectivamente una de las líneas de unión entre el punto central del arco circular del perfil de tornillo sin fin generatriz y sus puntos finales tiene un recorrido paralelo a, respectivamente, una de las líneas de unión entre el punto central del arco circular correspondiente del perfil de tornillo sin fin generado y sus puntos finales,

-las direcciones en las que se encuentran los puntos finales del arco circular del perfil de tornillo sin fin generatriz desde el punto central del arco circular son respectivamente opuestas a las direcciones en las que se encuentran los puntos finales del arco circular correspondiente del perfil de tornillo sin fin generado desde el punto central del arco circular del perfil de tornillo sin fin generado, -el punto central del arco circular del perfil de tornillo sin fin generatriz tiene una separación con respecto al

punto central del arco circular correspondiente del perfil de tornillo sin fin generado que se corresponde con la separación entre ejes, -la línea de unión entre el punto central del arco circular del perfil de tornillo sin fin generatriz y el punto central del arco circular correspondiente del perfil de tornillo sin fin generado es paralela a la línea de unión entre el punto de giro del perfil de tornillo sin fin generatriz y el punto de giro del perfil de tornillo sin fin generado,

-la dirección en la que se tendría que desplazar el punto central del arco circular del perfil de tornillo sin fin generatriz para hacerlo coincidir con el punto central del arco circular correspondiente del perfil de tornillo sin fin generado es igual a aquella en la que se tendría que desplazar el punto de giro del perfil de tornillo sin fin generatriz para hacerlo coincidir con el punto de giro del perfil de tornillo sin fin generado.

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque a al menos un 35 arco de cresta de un perfil de los elementos de tornillo sin fin se une un arco circular con radio 0.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque a al menos un arco de cresta de un perfil de los elementos de tornillo sin fin se une un arco circular con radio > 0 y menor de 0, 1 veces el diámetro del tornillo sin fin.

6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los arcos de 40 cresta y arcos de surco de los elementos de tornillo sin fin se alternan al girar alrededor de un perfil.

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los elementos de tornillo sin fin tienen una cantidad de ejes de simetría que se corresponde con la del número de filetes.

8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los elementos de tornillo sin fin tienen una simetría de punto, pero no una simetría especular.

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los elementos de tornillo sin fin están realizados como elementos de transporte.

10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los elementos de tornillo sin fin se usan en una zona de desgasificación o transporte.

11. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las masas 50 plásticas son termoplásticos o elastómeros.

12. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque como termoplásticos se usa policarbonato, poliamida, poliéster, particularmente poli (tereftalato de butileno) y poli (tereftalato de etileno) , 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.

13. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque como termoplástico se usa policarbonato o un combinado de policarbonato con otros polímeros.

14. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque el policarbonato se ha preparado según el procedimiento de interfase o el procedimiento de transesterificación en masa fundida.

15. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 13, 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 hidrogenado, 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 fluorado, caucho de silicona, caucho de sulfuro, caucho de clorosulfonilo-polietileno o una combinación de al menos dos de los elastómeros mencionados.

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


 

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