Procedimiento para la producción de granulado de plástico de estireno expansible.

Procedimiento para la producción de granulado de plástico de estireno expansible mediante alimentación depolímero fundido en un flujo de material fundido y alimentación de agente expansivo en un flujo de agente expansivoen una 5 zona de mezclado,

dispersión del agente expansivo en el polímero fundido con mezclado de cizallamientointensivo en una primera mezcladora estática, mantenimiento de la mezcla formada con mezclado de cizallamientointensivo en una segunda mezcladora estática, enfriamiento de la mezcla con mezclado en una tercera mezcladoraestática hasta una temperatura intermedia con posterior enfriamiento de la mezcla hasta una temperatura necesariapara la granulación, así como expulsión a presión de hebras de polímero con enfriamiento brusco y granulaciónrelacionada con ello,

caracterizado por que

se mantiene una relación en peso entre el flujo de material fundido Gp y el flujo de agente expansivo GBA en unintervalo de 13 a 19 y la temperatura en la primera mezcladora estática asciende a de 200 a 216 ºC, en la segundamezcladora estática asciende a de 175 a 195 ºC, y en la tercera mezcladora estática asciende a de 150 a 175 ºC,manteniéndose una relación del índice de fluidez MFI del polímero fundido con respecto a su peso molecular medioMw en un intervalo de (0,8 a 12,0) x 10-5.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/RU2006/000075.

Solicitante: SULZER CHEMTECH AG.

Nacionalidad solicitante: Suiza.

Dirección: SULZER-ALLEE 48 8404 WINTERTHUR SUIZA.

Inventor/es: GINZBURG,LEONID ISAAKOVICH, TARKOVA,EUGENIA MICHAILOVA, ROGOV,MAXIM NIKOLAEVICH, RAHIMOV,HALYL HALAFOVICH, ISHMIJAROV,MARAT HAFISOVICH, MJACHIN,SERGEI IVANOVICH, PROKOPENKO,ALEXEJ VLADIMIROVICH, KRASHENINNIKOV,ALEXANDR ALEXEEVICH, MJASITSHEVA,IRINA VLADIMIROVNA.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B29B9/06 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 9/00 Fabricación de gránulos (en general B01J; aspectos químicos C08J 3/12). › en forma de filamentos, p. ej. combinados con la extrusión.
  • B29C44/34 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 44/00 Moldeo por presión interna generada en el material, p. ej. por hinchamiento, por espumación. › Elementos constitutivos, detalles o accesorios; Operaciones auxiliares.
  • B29C67/20 B29C […] › B29C 67/00 Técnicas de conformación no cubiertas por los grupos B29C 39/00 - B29C 65/00, B29C 70/00 o B29C 73/00. › para la fabricación de objetos porosos o celulares, p. ej. espumas plásticas, espumas alveolares.

PDF original: ES-2426997_T3.pdf

 

Procedimiento para la producción de granulado de plástico de estireno expansible.

Fragmento de la descripción:

Procedimiento para la producción de granulado de plástico de estireno expansible La invención se refiere al campo de la química de los polímeros, en particular al campo de la producción de poliestireno expansible (EPS) , tal como por ejemplo de polímeros de estireno que incluyen un agente expansivo (TM) . El EPS puede formar espuma con el calentamiento. A este respecto se genera un material poroso denominado poliestireno espumado (SPS) . El SPS encuentra una amplia aplicación en distintos sectores industriales. Por ejemplo se usan placas de SPS en el sector de la construcción como aislamiento térmico y acústico. Así mismo a partir de SPS se producen envases para distintos fines de uso, tales como por ejemplo emalajes completos y perfiles de moldeo para el transporte de aparatos. El SPS puede usarse también como revestimiento de carriles y un uso similar.

Para cualquier aplicación es necesario SPS con propiedades fisico-mecánicas determinadas. Para las propiedades fisico-mecánicas es decisiva la densidad aparente del producto de espuma. De este modo las placas que se usan como revestimiento de carriles y de tranvía, presentarán una densidad aparente de al menos 35 kg/m3, mejor de al menos 45 kg/m3. Las placas que se usan en el sector de la construcción presentan una densidad aparente de 25-35 kg/m3. Los envases de SPS son habitualmente muy ligeros, con una densidad aparente de 12-20 kg/m3. Por lo tanto, para el usuario es decisiva la densidad aparente de los productos de poliestireno espumado que se producen a partir del poliestireno expansible.

Se conoce producir SPS mediante un procedimiento de prensa de extrusión. A este respecto se funde el poliestireno en una máquina de inyección. El TM y otros aditivos se extruyen en el flujo fundido y el producto de espuma. Un procedimiento de prensa de extrusión de SPS se conoce a partir del documento EP 0445847 A2. A este respecto se funde poliestireno en una zona de fusión de una máquina de inyección. Se usa un TM del grupo de hidrocarburos modificados con distinta composición, que comprende hidrocarburos saturados con longitud de cadena de C2 -C3, gas de ácido carbónico o una mezcla de los mismos. La masa fundida polimérica se mezcla con el TM en la zona de fusión. En una zona de refrigeración tiene lugar un enfriamiento de la mezcla y a continuación mediante extrusión la producción de un producto espumado. La calidad de la superficie del producto espumado se controla en el caso de este procedimiento manteniendo una diferencia de presión entre la entrada en la zona de mezclado y el orificio de boquilla de la máquina de inyección dentro de un intervalo determinado.

Para la producción de SPS por medio de procedimientos de prensa de extrusión son adecuados sólo determinados poliestirenos con un peso molecular que se encuentra dentro de un estrecho intervalo con un pequeño índice de fluidez (MFI) del material fundido (MFI g/10 minutos) . De esta manera, estrechas propiedades, debidas a los requisitos del procedimiento de prensa de extrusión para la espumación, del poliestireno que puede usarse limitan la oferta de los productos de espuma que pueden producirse y aumentan sus costes de producción. En particular, prácticamente no es posible producir productos de espuma ligeros con una densidad aparente de menos de 30 kg/m3 mediante procedimientos de prensa de extrusión. Una limitación adicional en el procedimiento de prensa de extrusión consiste en la limitada variabilidad de producto. De este modo pueden producirse por ejemplo sólo productos en forma de láminas, hojas, placas, perfiles y similares con un grosor de como máximo 50 cm.

Si se van a producir productos de espuma ligeros de otra forma, se necesita un EPS, que se ha producido mediante polimerización en grano de estireno con la adición de perlas de un polímero y TM en la fase de polimerización. Tales procedimientos conocidos como procedimientos de suspensión para la generación de EPS se conocen por ejemplo por los documentos JP 491141, US 5.240.967, RU 2087486 C1, FR 2725995 A1, US 5.616.413, DE 19548311 A1, DE 19642658 A1, FR 2820427 A1. De esta manera pueden producirse polímeros con peso molecular relativamente menor inferior a 200000 y con un índice de fluidez (MFI) del material fundido de 3 y superior. A partir del poliestireno en suspensión expansible pueden producirse productos de espuma de distinta forma con una densidad aparente de 25 kg/m3 y menos.

Sin embargo, la producción de placas o de productos con alta densidad a partir de poliestireno en suspensión expansible es desproporcionadamente costosa. Esto es tanto con respecto al uso de materiales de poliestireno expansible, como con respecto al consumo energético para su procesamiento. Esta desproporción se intensifica porque es prácticamente imposible, en el caso de la producción de productos a partir de poliestireno en suspensión expansible, alcanzar la calidad de SPS producido mediante extrusión.

Además el procedimiento en suspensión provoca grandes cantidades de aguas residuales a depurar. Las perlas del EPS producido mediante un procedimiento en suspensión presentan una amplia distribución granulométrica o una gran variación de sus diámetros. Para la producción de productos de espuma se usan sin embargo sólo perlas de EPS con una estructura granulométrica determinada o con diámetros determinados. Esto requiere una criba adicional de perlas con diámetros o tamaños de grano de más de 1, 5 mm [véase por ejemplo, Chem. Ing.Techn., 1996, v68, NR.10, p. 1200] así como la purificación de las perlas que pueden denominarse granos finales de residuos en forma de polvo. Esto es difícil por la presencia del TM.

En un procedimiento conocido por el documento US 5000801 para la producción de perlas o granos a partir de EPS

con distribución granulométrica estrecha se mezclan perlas de EPS producidas mediante un procedimiento en suspensión con un agente de nucleación en una amasadora. Las perlas contienen un porcentaje en peso del 5, 9 7, 5 % de TM. El agente de nucleación es una mezcla de ácido cítrico y sosa en una relación de 0, 25 a 0, 4 g por kilogramo de EPS. Esta mezcla se transporta a una máquina de inyección. El polímero se funde. Se extruyen hebras de polímero a una temperatura de 115-125 ºC y una presión de 12402-13780 kPa (1800-2000 libras/pulgada2) en condiciones que previenen una espumación. Estas condiciones comprenden un baño de agua con una temperatura del agua de aproximadamente 22 ºC (15-30 ºC) , en el que se arrastran los hilos extruidos con una velocidad 1, 8 veces mayor que la velocidad de extrusión. Los hilos extendidos de poliestireno que contiene TM se cortan al tamaño de grano deseado.

Una desventaja esencial de este procedimiento consiste en que para ello se usa poliestireno con un peso molecular (Mw) de menos de 200000, más precisamente de 90000-150000, y con un índice de fluidez (MFI) del material fundido de 4, 5-5, 0. Una desventaja adicional es que el polímero de partida no debe contener ningún aditivo, tal como por ejemplo agentes antiestáticos, lubricantes, que prevengan el apelmazamiento de gotas, etc. Eso limita la aplicación del procedimiento.

En el caso de un procedimiento conocido por el documento EP 0668139 A1 para la producción de granulado de plástico de estireno expansible de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, se requiere un flujo de material de poliestireno y TM en una zona de mezclado. El TM se dispersa en la masa fundida polimérica con mezclado de cizallamiento intensivo en un primer aparato mezclador estático. La mezcla así formada se mantiene con mezclado de cizallamiento intensivo en una segunda mezcladora estática. Esta mezcla se enfría durante el mezclado en una tercera mezcladora estática hasta una temperatura intermedia con enfriamiento posterior de la mezcla hasta una temperatura necesaria para la granulación. Se expulsan a presión hebras de polímero con enfriamiento brusco a través de una boquilla y se cortan en granulado. De acuerdo con este procedimiento, el material fundido se transporta a la mezcladora estática a partir de polímero puede transportarse tanto desde la máquina de inyección, como desde una instalación que produce el poliestireno mediante polimerización en masa. El mantenimiento de la mezcla requiere en el mezclado de cizallamiento la difusión del TM en la masa fundida polimérica. En la etapa de enfriamiento se enfría el material fundido aproximadamente hasta una temperatura de 120 ºC. A este respecto la presión cae aproximadamente hasta 10 MPa. En la boquilla la presión cae hasta 1 MPa. Las hebras de polímero se expulsan a presión a un baño de agua, cuya temperatura se mantiene a aproximadamente 10 ºC. Se genera el granulado a partir de EPS, que tiene una distribución... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la producción de granulado de plástico de estireno expansible mediante alimentación de polímero fundido en un flujo de material fundido y alimentación de agente expansivo en un flujo de agente expansivo en una zona de mezclado, dispersión del agente expansivo en el polímero fundido con mezclado de cizallamiento intensivo en una primera mezcladora estática, mantenimiento de la mezcla formada con mezclado de cizallamiento intensivo en una segunda mezcladora estática, enfriamiento de la mezcla con mezclado en una tercera mezcladora estática hasta una temperatura intermedia con posterior enfriamiento de la mezcla hasta una temperatura necesaria para la granulación, así como expulsión a presión de hebras de polímero con enfriamiento brusco y granulación relacionada con ello,

caracterizado por que se mantiene una relación en peso entre el flujo de material fundido Gp y el flujo de agente expansivo GBA en un intervalo de 13 a 19 y la temperatura en la primera mezcladora estática asciende a de 200 a 216 ºC, en la segunda mezcladora estática asciende a de 175 a 195 ºC, y en la tercera mezcladora estática asciende a de 150 a 175 ºC, manteniéndose una relación del índice de fluidez MFI del polímero fundido con respecto a su peso molecular medio Mw en un intervalo de (0, 8 a 12, 0) x 10-5.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1,

caracterizado por que como polímero de estireno se utiliza un homopoliestireno.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1,

caracterizado por que como polímero de estireno se usa un poliestireno a prueba de golpes.

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1,

caracterizado por que como agente expansivo se utilizan pentano y/o isopentano y/o mezclas de los mismos.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado por que para la confección del granulado de plástico de estireno expansible en la zona de mezclado se introducen aditivos por lotes o de manera continua.

6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5,

caracterizado por que en el caso de los aditivos se trata de estabilizadores y/o agentes de protección contra incendios que influyen en una degradación por calor y/o exposición a la luz en forma de los aditivos que inhiben la combustibilidad o inflamabilidad y/o plastificantes o lubricantes y/o aditivos de formación de estructuras y/o colorantes.

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado por que las hebras de polímero se expulsan a presión a través de boquillas a partir del material fundido, que presentan aberturas, cuyo diámetro está ajustado de tal manera que el granulado presenta una forma al menos aproximadamente esférica con un diámetro necesario para un fin de aplicación determinado.

8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7,

caracterizado por que las boquillas presentan aberturas con un diámetro de 0, 7 a 2, 0 mm.

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado por que el enfriamiento brusco de las hebras de polímero tiene lugar por que las hebras de polímero se expulsan a presión en un baño de agua.

10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado por que el enfriamiento de la mezcla de la tercera mezcladora estática tiene lugar hasta una temperatura necesaria para la granulación en una segunda etapa de enfriamiento, en la que se transporta la mezcla a partir de la tercera mezcladora estática.

11. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10,

caracterizado por que la temperatura necesaria para la granulación asciende a de 110 ºC -130 ºC.


 

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