BR112016002719B1 - Processo de extrusão contínua para produção de um artigo de celulóide, processo de extrusão contínua para preparação de artigos de celulóide, e artigo de celulóide - Google Patents

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Abstract

processo de extrusão contínua para produção de um artigo de celulóide, processo de extrusão contínua para preparação de artigos de celulóide, e artigo de celulóide a presente invenção se refere a um processo de extrusão contínua, para produção de um artigo de celulóide incluindo várias etapas, e a um artigo de celulóide preparado pelo processo de extrusão contínua.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDO RELACIONADO
[0001] O presente pedido reivindica o benefício de prioridade em relação ao Pedido de Patente Provisório U.S. de N° de Série 61/864.331, depositado em 09 de agosto de 2013, e ao Pedido de Patente U.S. de N° de Série 14/167.812, depositado em 29 de janeiro de 2014, os conteúdos dos quais são aqui incorporados por referência em suas totalidades.
CAMPO TÉCNICO
[0002] De maneira ampla, a presente invenção se refere à extrusão e a processos de extrusão. Mais particularmente, a presente invenção se refere a processos de extrusão contínua de celulóide com parafuso duplo.
HISTÓRICO
[0003] Historicamente, o celulóide foi frequentemente visto como a primeira matéria plástica de relevância industrial. Contemporâneo à rápida industrialização do final do Século XIX e do começo do Século XX, ele rapidamente se tornou um material instrumental para produtos de commodity. Suas origem e produção são encontradas nas seguintes patentes:
[0004] Charles E. When, “Método de Conformação de Piroxilina, Celulóide e Materiais Similares”, Patente U.S. N° 1.461.299, datada de 10 de julho de 1923.
[0005] William G. Lindsay, “Processo de Preparação de Folhas de Composto de Piroxilina”, Patente U.S. N° 1.468.820, datada de 25 de setembro de 1923.
[0006] A ancestral do celulóide, a Parkesina, foi desenvolvida por um cidadão inglês chamado Alexander Parkes, em 1862. Ele descobriu que uma mistura de celulose tratada com ácido nítrico e com diferentes solventes tinha capacidades de termoformação. Infelizmente, a falta de plastificante em sua formulação resultou em um material que se fraturaria ao longo do tempo, tornando a produção em grande escala impossível. Isso perdurou até que John Wesley Hyatt descobriu que a cânfora era um solvente natural para a nitro-celulose, tornando o material o primeiro termoplástico produzido em um nível industrial (ver a Patente U.S. N° 88.663, datada de 06 de abril de 1869, anteriormente datada de 25 de março de 1869). Hyatt decidiu chamar a sua descoberta de “celulóide”.
[0007] Devido às suas características de termoformação e de combustão, o celulóide é um produto muito interessante para a indústria de armamentos. Incremento de argamassa feito de folhas de celulóide tem sido usado como um recipiente para propelentes.
[0008] Existem dois processos atualmente usados, a fim de produzir folhas de celulóide em uma escala industrial: O método em bloco, no qual um bloco uniforme de celulóide é cortado em folhas individuais finas, e o método de laca, no qual o celulóide é dissolvido em laca, espalhado em uma coreia transportadora e secado.
[0009] Conforme explicado acima, o método em bloco consiste em se preparar um bloco de celulóide seguido por corte em folhas. Tipicamente, existem seis etapas principais: mistura usando um misturador com pás sigma, plastificação usando um aparelho de “moinho de rolos”, bloqueio, corte, secagem e conformação final.
[0010] Usando um misturador com pás sigma, a nitro- celulose e a cânfora são misturadas em conjunto, na presença de etanol, e acetona é adicionada, a fim de que seja capaz de misturar a pasta completamente e de se assegurar que não reste nitro-celulose não dissolvida. A pasta misturada é clivada em frações e movida para um “moinho com dois rolos” aquecido, onde cada fração é processada individualmente, usando um moinho com dois rolos e empilhada no topo de cada outra, para formar um carpete de celulóide espesso. O carpete espesso é movido para uma prensa aquecida encamisada. Calor e pressão são aplicados sobre o material durante entre 8 e 12 horas, tipicamente. O bloco resultante é resfriado e oscilado para frente e para trás em uma mesa hidráulica equipada com uma faca. A faca corta uma fatia fina do bloco de cada vez, conforme o bloco esteja passando abaixo dela.
[0011] A fim de se alcançar a razão de solvente correta, as folhas são suspensas em um suporte e secadas em um ambiente usando sopradores de ar quente. As folhas são empilhadas no topo de cada uma outra e colocadas em uma prensa com múltiplas plataformas, onde elas são aquecidas durante 40 minutos, para amolecer as folhas de celulóide e para se assegurar que elas saiam retas e planas. Uma etapa de corte opcional é realizada para dar as dimensões finais à folha.
[0012] O método em bloco apresenta várias desvantagens, principalmente entre elas é o fato de que ele somente pode ser realizado como um processo em batelada. Isso resulta em produção mais lenta e em custos mais elevados.
[0013] O método de laca é um método de produção de celulóide, que é realizado primeiramente dissolvendo-se a matéria-prima (nitro-celulose, cânfora, estabilizador ótimo, etc.) em solvente e vertendo-se a solução em uma fita contínua em uma correia transportadora, na qual o solvente é removido, deixando uma folha contínua clara de celulóide no final da correia transportadora.
[0014] Esse método é um processo contínuo e é inerentemente mais eficiente do que o método em bloco acima. No entanto, o método de laca também carrega várias desvantagens, incluindo: a espessura das folhas é menos consistente do que no método em bloco. Dependendo da espessura das folhas de celulóide, haverá solventes residuais no produto final, que podem resultar em problemas de processabilidade para o usuário final. Em adição, a quantidade de solvente, que necessita ser recuperado, é muito mais elevada do que com o método em bloco, e, se for necessário um agente de espumação, a uniformidade da concentração do agente de espumação na laca de celulóide não pode ser prevista.
[0015] A Patente dos Estados Unidos N° 4.120.920 descreve e ensina um processo para a produção de extrusões formadas de composições com base em nitro- celulose plastificada, e um método de produção contínua de extrusões de propelente com base em nitro-celulose gelificada com um óleo explosivo e com uma extrusora com parafuso, para realizar um tal processo.
[0016] A Patente dos Estados Unidos N° 1.979.762 descreve e ensina um processo de formação de compósito em batelada para preparar folhas de piroxilina (nitro- celulose), em que a piroxilina está na forma de um gel coloidal de rigidez de pasta para pão e extrudada através de um orifício e conformada em uma trama macia contendo uma quantidade considerável de solvente.
[0017] A Publicação de Pedido de Patente dos Estados Unidos N° 2008/0242794 descreve e ensina uma composição de polímero, incluindo celulóide, incluindo um polímero processado sob fusão, em compósito com um estabilizador de cor e com um agente antimicrobiano com base em prata.
[0018] A Patente dos Estados Unidos N° 4.608.210 descreve e ensina um método para produção de explosivos ou pós de propulsão ligados plasticamente, por meio de uma extrusora consistindo em dois eixos de parafusos que giram na mesma direção ou em direções contrárias, e um cabeçote de conformação.
[0019] A Publicação de Pedido de Patente U.S. N° 2002/0079031 descreve e ensina uma metodologia, na qual sólidos, incluindo goma acrílica / nitrato de guanidina, carga oxidante e aditivos, e líquidos são introduzidos separadamente em uma misturadora-extrusora com parafusos duplos, transportados e amassados para formar uma pasta, degaseificados e extrudados na forma de hastes.
[0020] A Patente U.S. N° 2.171.095 descreve e ensina um aparelho de extrusão usado para extrudar plásticos, tais como piroxilina (nitro-celulose), em formas de blocos sólidos, que são subsequentemente adaptados para fornecer padrões, desenhos e efeitos de cor.
[0021] Portanto, existe uma demanda por um processo de extrusão contínua, para preparação de celulóide de maneira efetiva quanto aos custos de várias geometrias, apresentando propriedades uniformes. Além disso, outras propriedades e características desejáveis do objeto da invenção tornar-se-ão evidentes a partir da descrição detalhada subsequente do objeto da invenção e das reivindicações apensas, tomadas em conjunto com o desenhos acompanhantes e com esse histórico do objeto da invenção.
BREVE RESUMO
[0022] Em um aspecto da invenção, é fornecido um processo de extrusão contínua para preparação de artigos de celulóide, incluindo as etapas de:fornecimento de uma quantidade de nitro- celulose;fornecimento de uma quantidade de cânfora;fornecimento de uma extrusora definindo uma câmara, uma abertura para recebimento de materiais na câmara, pelo menos dois parafusos para mistura de material na câmara, e um molde de extrusão acoplado à câmara, para extrusão de material localizado na câmara, a câmara incluindo uma primeira zona, uma segunda zona, uma terceira zona e uma zona de devolatilização ou uma combinação das mesmas;introdução da nitro-celulose na primeira zona da câmara, a primeira zona sendo mantida em uma temperatura, na qual a nitro-celulose não sofrerá auto-ignição, de preferência, entre cerca de 5°C e cerca de 15°C;dissolução da cânfora em um solvente com baixo ponto de ebulição e introdução da cânfora na primeira zona ou na segunda zona da câmara;adição de um solvente adicional à primeira zona ou à segunda zona;transporte da nitro-celulose para a segunda zona da câmara;mistura de maneira contínua da nitro-celulose, da cânfora e do solvente na segunda zona, para formar uma mistura;transporte da mistura para a terceira zona da câmara e, adicionalmente, mistura de maneira contínua da mistura em uma taxa de mistura e temperatura mais elevadas em relação à primeira zona;transporte da mistura para a zona de devolatilização e extração de solvente da mistura na zona de devolatilização por aquecimento da mistura para acima dos pontos de ebulição dos solventes;extrusão da mistura através do molde, para produzir um artigo de celulóide; eremoção dos solventes do artigo de celulóide.
[0023] Em outro aspecto da invenção, é fornecido um artigo de celulóide preparado por um processo, incluindo as etapas de:fornecimento de uma quantidade de nitro- celulose;fornecimento de uma quantidade de cânfora;fornecimento de uma extrusora com parafusos duplos definindo uma câmara, uma abertura para recebimento de materiais na câmara, pelo menos dois parafusos para mistura de material na câmara, e um molde de extrusão acoplado à câmara, para extrusão de material localizado na câmara, a câmara apresentando sequencialmente uma primeira zona, uma segunda zona, uma terceira zona e uma zona de devolatilização;introdução da nitro-celulose na primeira zona da câmara, a primeira zona sendo mantida em uma temperatura, na qual a nitro-celulose não sofrerá auto-ignição, de preferência, entre cerca de 5°C e cerca de 15°C;dissolução da cânfora em um solvente com baixo ponto de ebulição e introdução da cânfora na segunda zona da câmara;adição de um solvente adicional à primeira zona;transporte da nitro-celulose para a segunda zona da câmara;mistura de maneira contínua da nitro-celulose, da cânfora e do solvente na segunda zona, para formar uma mistura; transporte da mistura para a terceira zona da câmara e, além disso, mistura de maneira contínua da mistura em uma taxa de mistura e temperatura mais elevadas em relação à primeira zona;transporte da mistura para a zona de devolatilização e extração de solvente da mistura na zona de devolatilização por aquecimento da mistura para acima dos pontos de ebulição dos solventes;extrusão da mistura através do molde para produzir um artigo de celulóide; eremoção dos solventes do artigo de celulóide.
[0024] Em outro aspecto da invenção, é fornecido um material de celulóide preparado por um processo incluindo as etapas de:fornecimento de uma quantidade de nitro- celulose;fornecimento de uma quantidade de cânfora sólida;fornecimento de uma extrusora com parafusos duplos definindo uma câmara, uma abertura para recebimento de materiais na câmara, pelo menos dois parafusos para mistura de material na câmara, e um molde de extrusão acoplado à câmara, para extrusão de material localizado na câmara, a câmara apresentando sequencialmente uma primeira zona, uma segunda zona, uma terceira zona e uma zona de devolatilização;introdução da nitro-celulose na primeira zona da câmara, a primeira zona sendo mantida em uma temperatura, na qual a nitro-celulose não sofrerá auto-ignição, de preferência, entre cerca de 5°C e cerca de 15°C;adição de um solvente adicional à primeira zona;transporte da nitro-celulose para a segunda zona da câmara;mistura de maneira contínua da nitro-celulose, da cânfora e do solvente na segunda zona, para formar uma mistura;transporte da mistura para a terceira zona da câmara e, além disso, mistura de maneira contínua da mistura em uma taxa de mistura e temperatura mais elevadas em relação à primeira zona;transporte da mistura para a zona de devolatilização e extração de solvente da mistura na zona de devolatilização por aquecimento da mistura para acima dos pontos de ebulição dos solventes;extrusão da mistura através do molde para produzir um artigo de celulóide; eremoção dos solventes do artigo de celulóide.
[0025] Em outro aspecto da invenção, é fornecido um processo de extrusão contínua para preparação de artigos de celulóide, incluindo as etapas de:fornecimento de uma quantidade de nitro- celulose;fornecimento de uma quantidade de cânfora;fornecimento de uma extrusora definindo uma câmara, uma abertura para recebimento de materiais na câmara, meios para mistura de material na câmara, e um molde de extrusão acoplado à câmara, para extrusão de material localizado na câmara; a câmara incluindo uma primeira zona, uma segunda zona e uma zona de devolatilização ou uma combinação das mesmas;introdução da nitro-celulose na primeira zona da câmara, a primeira zona sendo mantida em uma temperatura, na qual a nitro-celulose não sofrerá auto-ignição, de preferência, entre cerca de 5°C e cerca de 15°C;dissolução da cânfora em um solvente com baixo ponto de ebulição e introdução da cânfora na primeira zona ou na segunda zona da câmara;adição de um solvente adicional na primeira zona ou na segunda zona;transporte da nitro-celulose para a segunda zona da câmara;mistura de maneira contínua da nitro-celulose, da cânfora e do solvente na segunda zona, para formar uma mistura;transporte da mistura para a zona de devolatilização e extração do solvente da mistura na zona de devolatilização por aquecimento da mistura para pontos de ebulição acima dos solventes;extrusão da mistura através do molde para produzir um artigo de celulóide; eremoção dos solventes do artigo de celulóide.
[0026] Em outro aspecto da invenção, o processo de extrusão contínua pode ser automatizado, sendo que o processo não exige a intervenção de operador.
[0027] Em ainda outro aspecto da invenção, o solvente com baixo ponto de ebulição usado para a solução de cânfora e o solvente adicional podem ser os mesmos ou diferentes e são selecionados a partir do grupo consistindo em uma cetona alifática com baixo peso molecular, um álcool alifático com baixo peso molecular e misturas dos mesmos.
[0028] Em ainda outro aspecto da invenção, o artigo de celulóide pode estar na forma de uma folha, uma haste ou um tubo.
[0029] Aspectos adicionais e outros aspectos serão apreciados pelo leitor especializado no assunto.
[0030] Este breve resumo é fornecido para introduzir uma seleção de conceitos em uma forma simplificada, que são adicionalmente descritos abaixo, na descrição detalhada. Este resumo não pretende identificar características chave ou características essenciais do objeto reivindicado, nem se pretende que ela seja usada como um auxiliar na determinação do escopo do objeto reivindicado.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0031] A presente invenção será descrita, nas partes que se seguem, em conjunto com as seguintes figuras de desenho, sendo que números iguais denotam elementos iguais, e sendo que:
[0032] A Figura 1 mostra um diagrama de blocos do processo da presente invenção.
[0033] A Figura 2 mostra um esquema de uma modalidade do processo da presente invenção.
[0034] A Figura 3 mostra uma fotografia de um aparelho preferido para realização do processo da presente invenção.
[0035] A Figura 4 mostra uma fotografia de um filme de celulóide formado preparado pelo processo da presente invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[0036] A presente invenção é dirigida a um processo de formação de compósito e de extrusão contínuas, para preparação de material de celulóide, que apresenta a vantagem de ser um processo versátil, altamente automatizado, que enseja uma produção contínua de um produto uniforme. O material de celulóide pode estar na forma de folhas e de outras geometrias, tais como tubos e hastes.
[0037] Com referência às Figuras 1 e 2, o processo de formação de compósito e de extrusão contínuas é realizado com as etapas de fornecimento de uma quantidade de nitro-celulose 25; fornecimento de uma quantidade de cânfora 35; fornecimento de uma extrusora com parafusos duplos 10 definindo uma câmara 17, uma abertura 18 para recebimento de materiais na câmara, pelo menos dois parafusos 15 para mistura de material na câmara 17, e um molde de extrusão 70 acoplado à câmara 17, para extrusão de material localizado na câmara; a câmara, de preferência, apresentando uma primeira zona 20, uma segunda zona 30, uma terceira zona 40 e uma zona de devolatilização 50 ou uma combinação das mesmas; transporte da nitro-celulose para a primeira zona 20 da câmara 17, a primeira zona 20 sendo mantida em uma temperatura, de preferência, entre cerca de 5°C e cerca de 15°C; dissolução da cânfora em um solvente com baixo ponto de ebulição e introdução da cânfora 35 na segunda zona 30 da câmara 17; adição de um solvente adicional à primeira zona 20 e mistura de maneira contínua da nitro- celulose, da cânfora e do solvente na segunda zona 30, para formar uma mistura; transporte da mistura para a terceira zona 40 da câmara 17 e, adicionalmente, mistura de maneira contínua da mistura em uma taxa de mistura e temperatura mais elevadas em relação à primeira zona; transporte da mistura para a zona de devolatilização 50 e extração de solvente da mistura na zona de devolatilização 50 por aquecimento da mistura para acima dos pontos de ebulição dos solventes; extrusão da mistura através do molde 70, para produzir um filme de celulóide 100; e remoção dos solventes do filme de celulóide 100. Em certas modalidades, pode haver múltiplas zonas de devolatilização. Em outras modalidades, a primeira zona, a segunda zona e a terceira zona podem ser intercambiáveis. Em modalidades alternativas, a cânfora pode ser introduzida como um sólido com um dispositivo dosador apropriado.
[0038] A invenção não está limitada ao número de zonas. Em certas modalidades, o processo pode ser realizado com uma ou duas zonas em adição a uma zona de devolatilização. Zonas podem ser adicionadas e intercambiadas, para fornecer a textura desejada ao artigo de celulóide resultado. Por exemplo, é possível fornecer uma zona de mistura seguida por uma zona de devolatilização, seguida por outra zona de mistura, para assegurar que o material de celulóide seja bem combinado. Também é possível introduzir um solvente antes de se introduzir a nitro-celulose, a fim de fornecer dessensibilização e tornar o material menos propenso à auto-ignição ou ignição por atrito.
[0039] As matérias-primas são, de preferência, nitro- celulose desidratada de grau comercial com um solvente e uma solução de cânfora. A nitro-celulose pode apresentar um grau de nitração de cerca de 10% a cerca de 13%. Solventes conhecidos na técnica para desidratação de nitro-celulose podem ser usados. De preferência, o solvente usado para desidratar a nitro-celulose é selecionado a partir do grupo consistindo em uma cetona alifática com baixo peso molecular, um álcool alifático com baixo peso molecular e misturas dos mesmos, mais preferivelmente, a cetona alifática com baixo peso molecular é acetona e o álcool alifático com baixo peso molecular é metanol ou etanol e, muitíssimo preferivelmente, o solvente é acetona.
[0040] A fim de se proceder da maneira a mais segura possível, a nitro-celulose é fornecida à primeira zona 20 da extrusora, que é água resfriada para uma faixa de cerca de 5°C a cerca de 25°C, muitíssimo de preferência, de cerca de 10°C a cerca de 15°C. Opcionalmente se desejado, um agente de espumação, em forma sólida ou de solução, pode ser misturado na nitro-celulose antes de sua adição na extrusora ou dissolvido na solução de cânfora. Em certas modalidades, como uma precaução adicional, a solução de cânfora é fornecida na segunda zona 30, assegurando uma dessensibilização completa das fibras de nitro-celulose. De preferência, quanto o solvente for acetona, a segunda zona 30 é mantida em uma temperatura de cerca de 40°C a cerca de 70°C, mais preferivelmente, de cerca de 50°C a cerca de 60°C. A extrusora 10, de preferência, apresenta uma grande razão de comprimento/diâmetro (L/D), para satisfazer as etapas de mistura e de evaporação. A extrusora é, de preferência, uma extrusora com parafusos duplos. Uma extrusora preferida para as finalidades da presente invenção é uma modelo Leistritz apresentando parafusos de extrusão com diâmetro externo de 20 mm, com uma razão de L/D de 40. No entanto, uma pessoa especializada no assunto apreciará que outras extrusoras, com meios para misturar os conteúdos da mistura a ser extrudada, estão dentro do escopo da presente invenção. A mistura de nitro-celulose / cânfora é, de preferência, misturada na extrusora na terceira zona 40, em uma temperatura de cerca de 50°C a cerca de 90°C, mais preferivelmente, de cerca de 60°C a cerca de 80°C, para formar um material de celulóide apresentando uma plasticidade satisfatória, conforme seria entendido por uma pessoa especializada no assunto. A zona de devolatilização 50 é mantida em temperatura de cerca de 65°C a cerca de 100°C, mais preferivelmente, de cerca de 75°C a cerca de 90°C, para extrair tanto solvente quanto possível antes da extrusão através do molde de extrusão 70. Uma zona de compressão 60 comprime o material de celulóide em uma temperatura de cerca de 65°C a cerca de 100°C, mais preferivelmente de cerca de 75°C a cerca de 90°C, enquanto se remove e, opcionalmente, se recicla 65 o solvente extraído da zona de devolatilização 50. O material de celulóide resultante é extrudado em um molde 75, em uma temperatura de cerca de 65°C a cerca de 100°C, mais preferivelmente, de cerca de 75°C a cerca de 90°C, para formar um artigo de celulóide 100. O molde pode estar na forma de uma fenda ou de outras geometrias. Em certas modalidades, o artigo de celulóide é um filme, que é adicionalmente processado através de uma máquina de calandragem 80, para se conseguir a espessura desejada do filme. O filme 100 morno é, então, passado através de pelo menos um banho de água quente 90 apresentando uma temperatura de cerca de 40°C a cerca de 60°C, para extrair quaisquer solventes residuais. Uma etapa de intemperismo opcional, na qual traços de solventes são evaporados à temperatura ambiente, pode ser programada antes do empacotamento final, a fim de assegurar a integridade dimensional das folhas e de impedir que elas se colem umas nas outras.
[0041] As Figuras 3 e 4 mostram fotografias de um aparelho especialmente preferido para realização do processo de extrusão da presente invenção.
[0042] Em uma modalidade preferida, fibras de nitro- celulose 25 secas são alimentadas para uma primeira zona 20 resfriada com água, de uma câmara 17, de uma extrusora com parafusos duplos 10, em uma temperatura, de preferência, de cerca de 5°C a cerca de 25°C, muitíssimo de preferência, de cerca de 10°C a cerca de 15°C, controlada por alimentadores automáticos operados por uma malha de retroalimentação de perda de peso. Portanto, é vantajosamente possível se alimentar exatamente a razão correta de nitro-celulose em relação à cânfora, a fim de se produzir celulóide. A cânfora 35 pode ser incorporada como uma solução, em um solvente com baixo ponto de ebulição, tal como, mas não limitado a, metanol, etanol, acetona e misturas dos mesmos. A solução pode ser injetada diretamente em uma segunda zona 30, da câmara 17, da extrusora com parafusos duplos 10, em uma temperatura de cerca de 40°C a cerca de 70°C, mais preferivelmente, de cerca de 50°C a cerca de 60°C, usando, por exemplo, uma bomba dosadora, para remover quaisquer irregularidades ou variações na adição de matéria-prima.
[0043] Na extrusora com parafusos duplos 10, a mistura de nitro-celulose e cânfora é submetida a amassamento contínuo na terceira zona 40, pelos elementos de parafusos 15, em uma temperatura de cerca de 50°C a cerca de 90°C e, mais preferivelmente, de cerca de 60°C a cerca de 80°C, para formar um material de pasta de celulóide. Opcionalmente, os elementos de parafuso 15 podem ser trocados para melhor controlar as propriedades da pasta de celulóide, por exemplo, a viscosidade. Os elementos de parafusos podem ser variados para fornecer diferentes taxas de amassamento. Opcionalmente, as propriedades reológicas da pasta de celulóide podem ser avaliadas por meio de medições de torque e de leituras de pressão on-line, e ajustadas por aplicação de uma correção ao processo, se desejado.
[0044] Uma ou mais zonas de devolatilização 50 extraem tanto solvente quanto possível antes da extrusão do material de celulóide através do molde de extrusão 70. A temperatura de devolatilização é, de preferência, de cerca de 65°C a cerca de 100°C, mais preferivelmente, de cerca de 75°C a cerca de 90°C. Uma zona de compressão 60 subsequente remove o solvente extraído em uma temperatura de cerca de 65°C a cerca de 100°C, mais preferivelmente, de cerca de 75°C a cerca de 90°C, e, opcionalmente, recicla o solvente. Pode haver mais do que uma zona de devolatilização ao longo do barril de extrusão.
[0045] A velocidade de extrusão é controlada por ajuste da velocidade de rotação dos parafusos 15 acoplada à taxa de alimentação das matérias-primas de nitro-celulose e de cânfora. A velocidade pode ser variada de cerca de 50 rpm a cerca de 200 rpm e, mais preferivelmente, de cerca de 60 rpm a cerca de 100 rpm. Uma pessoa especializada no assunto apreciará que a velocidade de rotação variará, dependendo do tamanho do parafuso que seja usado. A velocidade, na qual o material de celulóide extrudado sai da extrusora com parafusos duplos 10 através do molde 70 da extrusora, é governada pela velocidade de rotação dos parafusos 15 e pode ser variada de cerca de 30,48 cm (1 pé) por minuto a cerca de 304,8 cm (10 pés) por minuto. A extrusão do material de celulóide, usando o molde 70, é realizada em uma temperatura de cerca de 65°C a cerca de 100°C, mais preferivelmente, de cerca de 75°C a cerca de 90°C, para formar um artigo de celulóide 100. Em uma modalidade muitíssimo preferida, o material de celulóide é extrudado usando um molde de fenda, para formar um filme de celulóide.
[0046] Quando o artigo de celulóide 100 for um filme de celulóide, a conformação do artigo de celulóide 100 pode ser realizada de maneira contínua por meio de uma etapa de calandragem 80. A etapa de calandragem 80 usa dois ou mais rolos de calandragem 85 resfriados para conformar o artigo de celulóide 100. Durante essa etapa, há compressão muito baixa aplicada na folha. A folha é puxada com muito pouca deformação aplicada pelos rolos. Os rolos podem ser resfriados com líquido, de preferência, resfriados com água. A temperatura dos rolos 85 resfriados é, de preferência, de cerca de 5°C a cerca de 25°C, mais preferivelmente, de cerca de 10°C a cerca de 15°C. Isso enseja uma espessura constante do artigo de celulóide 100, que, opcionalmente, pode ser monitorada por um micrômetro ou por um sensor óptico.
[0047] Uma etapa de secagem 90 contínua é realizada no artigo de celulóide 100, que sai da etapa de calandragem 80, passando-se o artigo através de um ou mais banhos 95 aquecidos em diferentes temperaturas variando entre cerca de 40°C e cerca de 95°C.
[0048] Uma vez que o artigo de celulóide 100 esteja seco, ele pode ser enrolado e enviado aos consumidores, lhes permitindo projetar facilmente seu próprio processo contínuo, usando um rolo de celulóide ao invés de se ter que carregar seu equipamento com folhas individuais.
[0049] O processo da presente invenção é vantajoso em face do método em bloco da técnica anterior, porque o método em bloco exige o uso de várias partes de equipamento tradicional. Tal equipamento não é instalado próximo a outro por razões de segurança. Além disso, esse método exige interação humana direta com grandes partes de metal em movimento, soerguimento pesado e bordas afiadas. Isso significa que o método em bloco exige investimento significativo em guardas de segurança de operador, para tornar o processo seguro para seus operadores. O processo de extrusão contínua com parafusos duplos da presente invenção permite que o processo seja completado em uma única instalação de produção, portanto, minimizando o manejo desnecessário do material, minimizando o risco de erro de manejo e reduzindo custos.
[0050] O processo é facilmente adaptável a mudanças nas matérias-primas, pode preparar celulóide em vários formatos e espessuras e pode ser usado para extrudar diretamente produtos espumados.
EXEMPLO ILUSTRATIVO
[0051] A presente invenção é agora ilustrada pelo seguinte exemplo não limitante. Deve ser observado que várias mudanças e modificações podem ser aplicadas aos exemplo e processos seguintes, sem se desviar do escopo desta invenção, que é definida nas reivindicações apensas. Portanto, deve ser observado que o exemplo seguinte deve ser interpretado somente como ilustrativo e não limitante em qualquer sentido.
[0052] É fornecido o seguinte exemplo não limitante.
[0053] As duas matérias-primas são alimentadas à extrusora com parafusos duplos girando em sentido contrário reciprocamente: uma nitro-celulose de grau comercial, com peso molecular médio, desidratada, com álcool, e uma solução de acetona de cânfora. A nitro- celulose, nitrada para 11,3% e contendo etanol à 12%, foi alimentada a uma extrusora com parafusos duplos de 20 mm de razão de L/D de 40 em uma taxa de 50 g/min. Simultaneamente, uma solução de acetona à 75% p/p de cânfora foi bombeada na extrusora em uma taxa de 9 mL/min. A extrusão, através de um molde plano de 150 mm, produziu um filme com boa qualidade, com uma espessura nominal de 1 mm, conforme mostrado na Figura 3. Nenhuma descoloração ou degradação do material foi observada durante o processo de extrusão.
[0054] O escopo das reivindicações não deve ser limitado pela modalidade preferida mostrada nos exemplos, mas lhe deve ser dada a mais ampla interpretação consistente com a descrição como um todo.
[0055] Embora pelo menos uma modalidade exemplificativa tenha sido apresentada na descrição detalhada precedente da invenção, deve ser apreciado que existe um vasto número de variações. Também deve ser apreciado que a modalidade exemplificativa ou as modalidades exemplificativas são somente exemplos, e não se pretende que limitem o escopo, a aplicabilidade ou a configuração da invenção de qualquer maneira. Ao invés disso, a descrição detalhada precedente dotará os técnicos especializados no assunto com um mapa de procedimentos conveniente para implementação de uma modalidade exemplificativa da invenção, sendo entendido que várias mudanças podem ser feitas na função e na disposição de elementos descritos na modalidade exemplificativa, sem se desviar do escopo conforme mostrado nas reivindicações anexas e em seus equivalentes legais.

Claims (10)

1. Processo de extrusão contínua para produção de um artigo de celulóide, caracterizado por compreender as etapas de:fornecimento de uma quantidade de nitro- celulose;fornecimento de uma quantidade de cânfora;fornecimento de uma extrusora definindo uma câmara, uma abertura para recebimento de materiais na câmara, pelo menos dois parafusos para mistura de material na câmara, e um molde de extrusão acoplado à câmara para extrusão de material localizado na câmara, a câmara compreendendo uma primeira zona, uma segunda zona, uma terceira zona e uma zona de devolatilização;introdução da nitro-celulose na primeira zona da câmara, a primeira zona sendo mantida em uma temperatura entre 5°C e 15°C;dissolução da cânfora em um solvente com baixo ponto de ebulição e introdução da solução de cânfora na primeira zona ou na segunda zona da câmara;adição de um solvente adicional àprimeira zona ou à segunda zona;transporte da nitro-celulose para asegunda zona da câmara;mistura de maneira contínua da nitro- celulose, da cânfora e do solvente na segunda zona, para formar uma mistura;transporte da mistura para a terceira zona da câmara seguido de mistura de maneira contínua da mistura em uma taxa de mistura e temperatura mais elevadas em relação à primeira zona;transporte da mistura para a zona de devolatilização e extração de solvente da mistura na zona de devolatilização por aquecimento da mistura para acima dos pontos de ebulição dos solventes;extrusão da mistura através do molde, para produzir um artigo de celulóide; eremoção dos solventes do filme de celulóide.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o solvente com baixo ponto de ebulição é selecionado a partir do grupo consistindo em uma cetona alifática com baixo peso molecular, um álcool alifático com baixo peso molecular e misturas dos mesmos.
3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o solvente adicional é selecionado a partir do grupo consistindo em uma cetona alifática com baixo peso molecular, um álcool alifático com baixo peso molecular e misturas dos mesmos.
4. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a segunda zona apresenta uma temperatura entre 50°C e 60°C.
5. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a terceira zona apresenta uma temperatura entre 60°C e 80°C.
6. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a zona de devolatilização apresenta uma temperatura entre 75°C e 90°C.
7. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma das zonas apresenta taxa de mistura mais elevada.
8. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a extrusão ocorre em uma taxa de 30,48 cm por minuto a 304,8 cm por minuto.
9. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os solventes são removidos a partir do artigo de celulóide usando pelo menos um banho de água morna.
10. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o artigo de celulóide é uma folha, uma haste ou um tubo.
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