Procedimiento y dispositivo para la producción de material polímero semicristalino.

Procedimiento para la producción de material polímero semicristalino,

en el que el material polímero en bruto a tratar predominantemente amorfo, en particular gránulos, se introduce en un reactor de cristalización (1) y se cristaliza allí al menos parcialmente mediante calentamiento, si bien sin fusión y, a continuación, el material polímero semicristalino obtenido de este modo se extrae del reactor de cristalización (1) y al menos una parte de este material polímero semicristalino se desvía y se retromezcla nuevamente en el reactor de cristalización (1) para reducir la tendencia a la adherencia del material polímero, caracterizado por que el material polímero semicristalino desviado se vuelve a juntar con el material polímero en bruto y se mezcla con él antes de producirse la retromezcla en el reactor de cristalización (1), introduciéndose solo entonces la mezcla en el reactor de cristalización (1).

Procedimiento y dispositivo para la producción de material polímero semicristalino La invención se refiere a un procedimiento para la producción de material polímero semicristalino conforme al concepto general de la reivindicación 1, así como a un dispositivo para la realización del procedimiento según el concepto general de la reivindicación 6.

Se conocen numerosas variantes de procedimientos para la cristalización de polímeros y se emplean sobre todo para facilitar el almacenamiento, el transporte, la manipulación o el tratamiento posterior de los polímeros, así como para influir en las propiedades de estos polímeros.

Durante la cristalización de los polímeros termoplásticos se produce un ordenamiento parcial de las cadenas moleculares en el polímero. A partir de núcleos de cristalización, las cadenas moleculares se depositan unas junto a otras en forma de pliegues, forman primero una estructura laminar y, a continuación, estructuras de orden superior como, por ejemplo, esferolitos.

La cristalización depende de diversos parámetros como, por ejemplo, de la temperatura durante la cristalización, del peso molecular del polímero, del tipo de polímero, pero también de la humedad, los disolventes, la presión o posibles materiales de relleno contenidos en el polímero.

La cristalización o bien el grado de cristalización influye considerablemente en las propiedades mecánicas, térmicas, químicas y de aspecto del polímero. En particular, uno de los objetivos principales es reducir la tendencia a la adherencia de los polímeros amorfos, presentes generalmente como gránulos, aumentando el grado de cristalización. Esto permite, sobre todo, simplificar considerablemente el procesamiento, el transporte y el almacenamiento de los gránulos.

Para reducir la pegajosidad durante el proceso de cristalización de los polímeros termoplásticos, por ejemplo del tereftalato de polietileno (PET) , se conocen numerosos procedimientos de las últimas tecnologías.

Por ejemplo, en la US 3, 746, 688 se describe el secado durante varias horas de los gránulos amorfos antes al proceso de cristalización. La US 3, 014, 011 describe una reducción de la pegajosidad mediante un tratamiento previo del granulado con un agente hinchante. La US 5, 919, 872 describe la aplicación de agentes de revestimiento para reducir la tendencia a la adherencia. En la EP 1 203 040 o en la US 3, 544, 525, los gránulos se mantienen y se recuecen a una cierta temperatura por debajo de la temperatura de fusión.

Además, de las últimas tecnologías se conoce la adición de una cierta porción de gránulos ya semicristalinos a los gránulos en bruto amorfos que tienden a aglomerarse presentes en el reactor de cristalización, para mantener la capacidad de corrimiento de las partículas dentro del reactor de cristalización. Esto se consigue insertando los gránulos semicristalinos no pegajosos entre los gránulos amorfos y, en general, los gránulos se mantienen fragmentados y no se adhieren entre sí incluso a temperaturas más elevadas.

Todos estos procedimientos arriba mencionados tienen, sin embargo, algunas desventajas; en particular, no siempre resulta ventajoso aplicar agentes de revestimiento, agentes hinchantes o similares o bien, por ejemplo, el pretratamiento del material en bruto conlleva una prolongación del proceso general y costes más elevados.

En particular, la retromezcla del material semicristalino con el granulado en bruto amorfo es también un proceso realmente delicado, ya que al efectuar la retromezcla directamente en el reactor de cristalización

- como suele hacerse actualmente según las últimas tecnologías - no se garantiza ni se puede lograr una mezcla suficiente y, al menos en algunas partes del reactor, se producen aglomeraciones pegajosas de gránulos amorfos.

Por lo tanto, el objeto de la presente invención es perfeccionar un procedimiento del tipo mencionado al principio, de tal modo que se pueda lograr con él una buena mezcla de de los gránulos predominantemente amorfos con los gránulos semicristalinos sin que los gránulos se peguen entre sí.

Del mismo modo, es un objeto de la invención crear un dispositivo para la realización de este procedimiento.

El objeto del procedimiento se resuelve mediante las características específicas de la reivindicación 1. Aquí está previsto que el material polímero semicristalino desviado se reúna y mezcle con el material polímero en bruto sin tratar que tiende a pegarse y predominantemente amorfo antes de su retromezcla en el reactor de cristalización y solo después se introduzca la mezcla en el reactor de cristalización.

Este modo de proceder tiene la ventaja de que se puede producir una mezcla intensiva ya antes del reactor de cristalización y de que se evita el posible aglutinado ya en un estadio previo al reactor de cristalización. Con ello se descarta la formación de aglomeraciones pegajosas en el reactor de cristalización, ya que al reactor de cristalización va a parar una mezcla que ya no tiende a pegarse. De esta forma se garantiza permanentemente la conservación de la capacidad de corrimiento y se puede efectuar la cristalización efectiva y homogéneamente.

Además, con ello se reduce la cantidad necesaria de polímero semicristalino retromezclado, ya que este resulta más efectivo. Gracias a la proporción más reducida de retromezcla se reduce en consecuencia el tiempo de permanencia necesario en el reactor y, con ello, también el tamaño y el consumo energético de los dispositivos de cristalización necesarios.

En un dispositivo del tipo antes mencionado, el cometido se resuelve por que el tramo de transferencia desemboca en la tobera de adición.

Gracias a que está previsto que la adición no se efectúe directamente en el reactor de cristalización, sino que se produce un premezclado previo en la tobera de adición, se consiguen alcanzar fácilmente las ventajas arriba mencionadas.

La tobera de adición desemboca en el reactor de cristalización por encima del nivel del material. El tramo de transferencia está conectado al reactor de cristalización en una zona situada por debajo del nivel del material.

El término "granulado en bruto amorfo" no debe entenderse únicamente o al 100% como gránulos amorfos sin ningún índice de cristalización, sino aquel granulado que un experto clasificaría como predominantemente amorfo o demasiado amorfo para cumplir los requisitos deseados.

Las siguientes reivindicaciones dependientes describen perfeccionamientos y configuraciones ventajosos del procedimiento y del dispositivo:

Conforme a un perfeccionamiento ventajoso del procedimiento, está previsto que la reunión y mezcla de material polímero semicristalino desviado con el material polímero en bruto se realice en una zona situada fuera del reactor de cristalización, en particular en una tobera de adición. De este modo se consigue una mezcla efectiva y se reduce eficazmente el riesgo de adherencia.

Conforme a otra ejecución del procedimiento, es ventajoso que el material polímero semicristalino extraído del reactor de cristalización se lleve a una altura por encima del reactor de cristalización, en particular mediante un tornillo sinfín vertical de transporte, y que el material polímero semicristalino desviado se deslice a continuación por el efecto de la gravedad, en particular mediante una resbaladera de material, a la zona de adición para su retromezcla. Esto permite transformar fácilmente la energía potencial del granulado en energía cinética mediante la acción de la gravedad y se le confiere al granulado de forma sencilla una cierta velocidad de flujo que resulta ventajosa a continuación para lograr una buena mezcla.

En este contexto, es ventajoso que tanto el material polímero semicristalino desviado como el material polímero en bruto presenten un movimiento de flujo en el lugar y en el momento de su convergencia, con una cierta velocidad de flujo respectivamente, convergiendo las direcciones de flujo de ambos flujos de material en particular en un ángulo agudo ε, preferentemente de entre 20 y 55º, en particular de entre 30 y 40º. Cuando ambos flujos de material están en movimiento se reduce el riesgo de que las partículas se peguen y, además, se aprovecha la energía del movimiento para lograr una buena mezcla.

También es ventajoso que a continuación se procure que tanto el material polímero semicristalino desviado como el material polímero en bruto se mantengan fragmentados permanentemente y en cada fase del procedimiento, y con capacidad de corrimiento. Esto facilita la manipulación y procesamiento de los gránulos.

Conforme a una ejecución ventajosa del procedimiento,... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la producción de material polímero semicristalino, en el que el material polímero en bruto a tratar predominantemente amorfo, en particular gránulos, se introduce en un reactor de cristalización (1) y se cristaliza allí al menos parcialmente mediante calentamiento, si bien sin fusión y, a continuación, el material polímero semicristalino obtenido de este modo se extrae del reactor de cristalización (1) y al menos una parte de este material polímero semicristalino se desvía y se retromezcla nuevamente en el reactor de cristalización (1) para reducir la tendencia a la adherencia del material polímero, caracterizado por que el material polímero semicristalino desviado se vuelve a juntar con el material polímero en bruto y se mezcla con él antes de producirse la retromezcla en el reactor de cristalización (1) , introduciéndose solo entonces la mezcla en el reactor de cristalización (1) .

2. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado por que el material polímero semicristalino desviado se junta y mezcla con el material polímero en bruto en una zona situada fuera del reactor de cristalización (1) , en particular en una tobera de adición (4) .

3. Procedimiento según la reivindicación 2 o la reivindicación 3, caracterizado por que el material polímero semicristalino extraído del reactor de cristalización (1) se lleva a una altura por encima del reactor de cristalización (1) , en particular mediante un tornillo sinfín vertical de transporte (3) , y el material polímero semicristalino desviado se desliza a continuación por el efecto de la gravedad, en particular mediante una resbaladera de material (5) , a la zona de adición para su retromezcla.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que tanto el material polímero semicristalino desviado como el material polímero en bruto presentan un movimiento de flujo en el lugar y en el momento de su convergencia, con una cierta velocidad de flujo respectivamente, convergiendo las direcciones de flujo de ambos flujos de material en particular en un ángulo agudo ε, preferentemente de entre 20 y 55º, en particular de entre 30 y 40º.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que tanto el material polímero semicristalino desviado como el material polímero en bruto se mantienen permanentemente y en cada fase del procedimiento fragmentados y con capacidad de corrimiento y/o por que el calentamiento del polímero se efectúa en el reactor de cristalización (1) sin alimentación de energía de calentamiento externa, en particular exclusivamente mediante la energía interna de los gránulos y/o mediante el calor generado durante la cristalización.

6. Dispositivo para la realización del procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, que consta de un reactor de cristalización (1) con medios (2) para mover y mantener fragmentado el material polímero introducido en el reactor de cristalización (1) , en particular herramientas mecánicas de mezcla y de agitación, y de una tobera de adición (4) dispuesta en una zona superior del reactor de cristalización (1) , a través de la cual se puede introducir el material polímero en bruto a tratar predominantemente amorfo, estando conectado al reactor de cristalización (1) un tramo de transferencia (3, 5) a través del cual se puede retromezclar nuevamente en el reactor de cristalización (1) al menos una parte del material polímero semicristalino, caracterizado por que el tramo de transferencia (3, 5) desemboca en la tobera de adición (4) .

7. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado por que el tramo de transferencia (3, 5) comprende un medio de transporte (3) , en particular conectado directamente al reactor de cristalización (1) y/o en su zona inferior, preferentemente un tornillo sinfín vertical de transporte (3) , con el que se puede transportar el material polímero semicristalino que sale del reactor de cristalización (1) a una altura por encima del reactor de cristalización (1) .

8. Dispositivo según la reivindicación 6 o la reivindicación 7, caracterizado por que el tramo de transferencia (3, 5) comprende una resbaladera de material (5) , constituida preferentemente en forma de tubo, la cual, partiendo de una zona superior del medio de transporte (3) desemboca oblicuamente en la tobera de adición (4) , presentando dicha resbaladera de material (5) preferentemente un ángulo medio de inclinación β respecto al plano horizontal de entre 15 y 50º, preferentemente de entre 20 y 30º.

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado por que la tobera de adición (4) está dispuesta en una zona del borde superior del reactor de cristalización (1) y/o está inclinada hacia abajo, en particular con un ángulo δ de entre 25 y 60º, en particular de entre 30 y 40º, respecto al plano horizontal, lo que permite al material polímero deslizarse mediante la fuerza de la gravedad al interior del reactor de cristalización (1) .

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizado por que la resbaladera de material (5) presenta un segmento superior (8) cerca del medio transporte (3) y un extremo inferior o segmento acodado (7) situado cerca de la tobera de adición (4) , estando constituido el segmento acodado (7) formando un ángulo con la tobera de adición (4) o bien acodado hacia abajo, siendo el ángulo α entre el segmento superior (8) de la resbaladera de material (5) y el segmento acodado (7) en particular de entre 60 y 140°, preferentemente de entre 90 y 100°.

11. Dispositivo según una de las reivindicaciones 6 a 10, caracterizado por que el eje central de la tobera de adición (4) forma con el eje central del segmento acodado (7) un ángulo agudo ε de preferentemente entre 20 y 55°, en particular de entre 30 y 40°.

12. Dispositivo según una de las reivindicaciones 6 a 11, caracterizado por que el eje central del segmento acodado (7) converge en un ángulo ζ respecto a la vertical de entre 0 y 45°, en particular de entre 15 y 25°,

y/o por que el eje central del segmento acodado (7) y el eje central de la tobera de adición (4) definen o forman un plano (9) orientado normalmente en vertical, que divide el reactor de cristalización (1) en dos subáreas de básicamente el mismo tamaño, estando previsto preferentemente que el medio de transporte (3) o bien el eje central del tornillo sinfín vertical de transporte (3) esté situado también en este plano (9) .

13. Dispositivo según una de las reivindicaciones 6 a 12, caracterizado por que la tobera de adición (4) se ensancha en forma de abanico por su extremo cercano al reactor de cristalización (1) ,

y/o por que en la parte inferior de deslizamiento de la tobera de adición (4) está constituida una serie de acanaladuras (17) rectas profundizadas, aumentando preferentemente la altura o profundidad y/o la anchura de las acanaladuras (17) a favor de la corriente o en el sentido de flujo.

14. Dispositivo según una de las reivindicaciones 6 a 13, caracterizado por que en el tornillo sinfín vertical de transporte (3) está previsto otro orificio de descarga (10) para la extracción, estando situado este orificio de descarga (10) más abajo o como máximo a la misma altura que el orificio (11) al que está conectada la resbaladera de material (5) .

15. Dispositivo según una de las reivindicaciones 6 a 14, caracterizado por que está previsto un dispositivo de mando mediante el que se puede regular la cantidad de material polímero semicristalino que se desvía a la resbaladera de material (5) y/o la cantidad del material polímero semicristalino que se extrae a través del orificio de descarga (10) ,

y/o por que al medio de transporte (3) o bien al orificio de descarga (10) está conectado, por ejemplo mediante un tornillo sinfín de transporte, un recipiente 6 para recoger y/o procesar posteriormente el material polímero semicristalino,

y/o por que antes del reactor de cristalización (1) o bien antes de la tobera de adición (4) está dispuesta una centrifugadora (12) para extraer la humedad superficial y las posibles partículas finas, con la que el material polímero en bruto se introduce a una velocidad más elevada, preferentemente tangencialmente, en la tobera de adición (4) .