BR112020016575A2 - Dispositivo e método para extrudar plástico - Google Patents

Abstract

a invenção refere-se a um dispositivo (1; 18; 19; 20; 22) e a um método para extrudar plástico, compreendendo um parafuso de extrusão (3), um alojamento (2) com uma cavidade (4), uma unidade de acionamento (5) para acionar de modo rotativo o parafuso de extrusão (3), uma unidade de aquecimento disposta no alojamento (2) ao longo do parafuso de extrusão (3), uma unidade de enchimento (6) por meio da qual o plástico triturado pode ser suprido na cavidade (4), e um dispositivo de medição de material de enchimento (12). por meio de rotação, o parafuso de extrusão (3) transporta o plástico triturado na direção de transporte (8) ao longo de um eixo longitudinal (9) do parafuso de extrusão (3). o alojamento (2) tem um orifício de alimentação (11) para a abertura de enchimento na cavidade (4), em que a unidade de medição de material de enchimento (12) está conectada ao orifício de alimentação (11) e é projetada para suprir um material de enchimento disperso em um fluxo de gás (16) na cavidade (4).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para “DISPOSITIVO E MÉTODO PARA EXTRUDAR PLÁSTICO”.

[0001] A invenção refere-se a um dispositivo e um método para extrusão de plástico de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1 e reivindicação 8.

[0002] De AT 507971 A1, é conhecida uma extrusora de plástico para extrusão de plástico, que compreende um alojamento com uma cavidade na qual um parafuso de extrusão é montado rotativamente. O parafuso de extrusão é acionado por uma unidade de acionamento. Ao lado do parafuso de extrusão, são dispostos elementos de aquecimento no alojamento por meio dos quais pode ser introduzida energia térmica na cavidade. Por meio de uma unidade de enchimento conectada ao alojamento em uma zona de alimentação do parafuso de extrusão, plástico triturado é suprido na cavidade. Na rotação, o parafuso de extrusão conduz o plástico triturado na direção de transporte ao longo de um eixo longitudinal do parafuso de extrusão, onde o plástico é fundido por energia térmica introduzida na cavidade pelos elementos de aquecimento. O plástico extrudado fundido é descarregado da cavidade através de um orifício de descarga disposto na extremidade da cavidade e suprido para uso posterior.

[0003] A fim de modificar as propriedades do plástico e/ou cortar os custos de material, enchimento pode ser adicionado ao plástico por meio de um dispositivo de medição de enchimento. Por exemplo, enchimentos são carbonatos, tal como, em particular, carbonato de cálcio CaCo3, silicatos, talco, óxidos, etc., ou fibras curtas, em particular fibras de vidro ou fibras de carbono. Os enchimentos são adicionados ao plástico por meio de um dispositivo de medição de enchimento tanto como um masterbatch ou a granel, por exemplo, em forma de pó ou na forma de grânulos, em que é mais econômico adicionar o enchimento na forma de um pó. Os enchimentos são adicionados tanto no plástico na zona de alimentação do parafuso de extrusão, ou o plástico é misturado com o enchimento e suprido no dispositivo já em um estado pré-misturado. Informação mais detalhada neste aspecto pode ser encontrada, por exemplo, no documento AT 508 100 A2 ou o documento WO 2009/121085 A1.

[0004] A partir do documento US 2012/321836 A1, é conhecido um dispositivo para extrusão de plástico que compreende um parafuso de extrusão, um alojamento com uma cavidade em que o parafuso de extrusão é rotativamente disposto, uma unidade de acionamento para acionar rotativamente o parafuso de extrusão, um elemento de aquecimento, uma unidade de enchimento que é conectado ao alojamento em uma zona de alimentação, e um dispositivo de medição de enchimento. Na rotação, o parafuso de extrusão conduz o plástico triturado na direção de transporte ao longo do eixo longitudinal do parafuso de extrusão, carregando-o para fora da cavidade através de um orifício de descarga no alojamento. O alojamento tem uma abertura de orifício de alimentação na cavidade para o enchimento conduzido pelo dispositivo de medição de enchimento. A partir da figura 9 do dito documento, é evidente que o orifício de alimentação não está disposto na zona de alimentação ou em frente dela, mas atrás.

[0005] No entanto, os métodos de adicionar o enchimento em pó ao plástico triturado conhecidos da técnica anterior provaram ser desvantajoso que, com uma relação de enchimento/plástico maior que 1/10, a mistura inadequada do enchimento com o plástico poderia ocorrer, como resultado do que pedaços de enchimento são formados. No entanto, por um lado, as flutuações de pressão surgem no orifício de descarga d extrusora devido aos pedaços de enchimento, que apresenta um problema para uma limpeza do plástico extrudado que ocorre após a extrusão, e, por outro lado, o plástico extrudado é formado com um conteúdo de enchimento distribuído de maneira desigual. Isto cria problemas especialmente Durant a produção de filmes, fibras e outros produtos finos, à medida que rachaduras podem ocorrer devido ao conteúdo de enchimento distribuído de modo desigual.

[0006] Assim, o objetivo da presente invenção é fornecer um dispositivo e um método por meio dos quais as desvantagens acima mencionadas da técnica anterior são evitadas e o plástico tendo um alto conteúdo de enchimento de alta qualidade pode ser produzido.

[0007] De acordo com a invenção, o presente objetivo é alcançado por um dispositivo tendo os aspectos da parte caracterizante da reivindicação 1 e com um método tendo os aspectos da parte caracterizante da reivindicação 8. Modalidades preferidas da invenção são o assunto das reivindicações dependentes.

[0008] No dispositivo de acordo com a invenção, o alojamento tem um orifício de alimentação abrindo na cavidade. O orifício de alimentação está disposto na direção de transporte à montante da zona de alimentação ou dentro da zona de alimentação do parafuso de extrusão, em cujo caso o orifício de alimentação não tem que estar disposto dentro da zona de alimentação sobre sua seção transversal inteira.

[0009] O dispositivo de medição de enchimento é conectado ao orifício de alimentação. O dispositivo de medição de enchimento é projetado para suprir um enchimento, em particular um enchimento em pó, disperso em um fluxo de gás na cavidade. Quando o fluxo de gás passa através do plástico triturado, o enchimento em pó adere a uma superfície do plástico triturado que ainda não foi fundido ou já foi fundido pelo menos superficialmente. A vantagem disto é que o enchimento é suprido no plástico em uma forma distribuída finamente a o enchimento assim adere ao plástico triturado em uma forma distribuída finamente também no caso de relações de enchimento/plástico maiores que 1/10. Como resultado, é obtida uma mistura muito uniforme de enchimento e plástico. Se a mistura resultante de plástico e enchimento está fundida agora durante o processo de extrusão adicional, uma massa muito homogênea e, portanto, um plástico de qualidade muito alta são criados. Devido à distribuição fina do enchimento, a formação de pedaços de enchimento é impedida.

[0010] Ar ou nitrogênio é vantajosamente usado como gás.

[0011] A fim de remover o gás tão completamente quanto possível da cavidade, o alojamento vantajosamente tem um orifício de descarga abrindo na cavidade, e o dispositivo compreende vantajosamente um dispositivo de sucção que é conectado ao orifício de descarta e é projetado para descarregar gás da cavidade, que foi introduzido na cavidade por meio do fluxo de gás. O dispositivo de sucção pode ser formado, por exemplo, por um simples compressor que gera uma pressão negativa no orifício de descarga que suga o gás da cavidade. Vantajosamente, a extração do gás da cavidade ocorre como uma função de uma quantidade de gás no fluxo de gás suprido para a cavidade.

[0012] De preferência, o dispositivo de medição de enchimento tem uma conexão com um suprimento de gás, e o dispositivo de medição de enchimento compreende um dispositivo de condução de enchimento, em que, devido ao suprimento de gás, um fluxo de gás na cavidade pode ser gerado e em que o dispositivo de condução de enchimento é projetado para suprir o enchimento em pó de um reservatório no fluxo de gás. Vantajosamente, é formado o suprimento de gás, por exemplo, por um compressor de ar na forma de um ventilador que é fixado no dispositivo de medição de enchimento e que comprime ar ambiente com uma entrada de baixa energia e assim gera um fluxo de ar. Alternativamente, o suprimento de gás é formado por um compressor industrial externo, e o dispositivo de medição de enchimento é conectado no compressor por meio de mangueiras pneumáticas comercialmente disponíveis e acoplamentos rápidos. Adequadamente, o dispositivo de condução de enchimento é formado por um parafuso de medição ou dois parafusos de medição entrelaçados – também referidos como um parafuso de medição duplo.

[0013] Vantajosamente, o dispositivo de acordo com a invenção compreende uma escala de rendimento, que está disposto na direção de transporte na extremidade do parafuso de extrusão, e é projetado para medir um fluxo de massa de plástico e enchimento conduzido através do parafuso de extrusão, em que o dispositivo de medição de enchimento é projetado para suprir enchimento na cavidade como uma função do fluxo de massa medido pela escala de rendimento. Vantajosamente, a escala de rendimento é fixada no orifício de descarga. Como resultado, é obtida a vantagem que uma quantidade de enchimento suprida na cavidade é automaticamente mudada durante a operação como uma função do fluxo de massa medida ela escala de rendimento, onde a relação de enchimento/plástico pode ser mantida bem constante.

[0014] Vantajosamente, o dispositivo de medição de enchimento compreende um elemento de aquecimento de gás que aquece o fluxo de gás. Uma vantagem disto é que enchimentos úmidos, em particular enchimentos em pó úmidos, podem também ser supridos no dispositivo de acordo com a invenção sem secagem anterior, desde que o enchimento é seco pelo gás aquecido do fluxo de gás antes do último ser introduzido na cavidade. O enchimento se fixa no plástico em um estado seco. Além disso, secando o enchimento em pó, quaisquer pedaços de enchimento formados por umidade durante um armazenamento do enchimento em pó são esmagados e distribuídos de modo fino. De preferência, o elemento de aquecimento de gás é projetado de modo que usa um calor residual de um elemento de aquecimento da extrusora aquecendo o fluxo de gás. Desta maneira, a vantagem é obtida que os custos de energia podem ser minimizados.

[0015] Um aquecimento do fluxo de gás é particularmente vantajoso também quando plásticos higroscópicos são usados, desde que são sensíveis à umidade e um enchimento em pó seco pode ser integrado melhor em uma matriz de polímero do plástico.

[0016] Modalidades vantajosas adicionais do dispositivo de acordo com a invenção e do método de acordo com a invenção serão explicadas em detalhe adicional abaixo com referência às figuras.

[0017] As figuras 1 a 5 mostram modalidades diferentes, respectivamente, de um dispositivo de acordo com a invenção em uma vista em seção esquemática.

[0018] A figura 1 mostra uma primeira modalidade de um dispositivo 1 de acordo com a invenção em uma vista em seção esquemática. O dispositivo 1 compreende um alojamento 2 e um parafuso de extrusão 3, com o parafuso de extrusão 3 sendo disposto rotativamente em uma cavidade 4 do alojamento 2. Uma unidade de acionamento 5 conecta no alojamento 2, cuja unidade de acionamento é projetada para acionar rotativamente o parafuso de extrusão 3. A unidade de acionamento 5 é formada, por exemplo, por um motor elétrico e uma transmissão. Um elemento de aquecimento 10 é formado no alojamento 2 ao lado do parafuso de extrusão 3.

[0019] Em uma zona de alimentação 7 do parafuso de extrusão 3, uma unidade de enchimento 6 conecta-se no alojamento 2. a unidade de enchimento 6 é formada por um funil simples. No entanto, em uma variante de modalidade adicional, também existe a probabilidade de que a unidade de enchimento 6 é formada por um transportador. Por meio da unidade de enchimento 6, plástico triturado pode se suprido na cavidade 4, em que, na rotação, o parafuso de extrusão 3 conduz o plástico triturado na direção de transporte 8 ao longo de um eixo longitudinal 9 do parafuso de extrusão 3 e o plástico triturado é fundido por energia térmica introduzida na cavidade 4 por meio do elemento de aquecimento 10. Na extremidade da cavidade 4, que não é ilustrada, um orifício de descarga é formado no alojamento 2 na direção de transporte 8, cujo orifício de descarga não é ilustrado. Através do orifício de descarga, o plástico extrudado é descarregado do alojamento 2.

[0020] Além do mais, o alojamento 2 tem um orifício de alimentação 11 abrindo na cavidade 4. Visto na direção de transporte 8, o orifício de alimentação 11 está disposto à montante da zona de alimentação 7 do parafuso de extrusão 3.

[0021] Além do mais, o dispositivo 1 de acordo com a invenção compreende um dispositivo de medição de enchimento 12, que é conectado no orifício de alimentação 11. O dispositivo de medição de enchimento 12 compreende um dispositivo de condução de enchimento formado por um parafuso de medição 13 e uma conexão 14 que pode ser acoplada a um suprimento de gás, que não é ilustrado. Vantajosamente, a conexão é ligada a um controlador de pressão por meio de um acoplamento rápido. O suprimento de gás é implementado por um compressor externo, que é conectado ao dispositivo de medição de enchimento 12 por meio do acoplamento rápido e mangueiras pneumáticas. O parafuso de medição 13 é acionado rotativamente por uma segunda unidade de acionamento, que não é ilustrada, por exemplo, por meio de um motor elétrico e uma transmissão.

[0022] Por ar suprido do compressor, um fluxo de gás, especificamente um fluxo de ar 16, é gerado pelo dispositivo de medição de enchimento 12 através do orifício de alimentação 11 na cavidade 4. Por meio do parafuso de medição 13, um enchimento, em particular um enchimento em pó, é alimentado no fluxo de ar 16 de um reservatório 15 conectado ao dispositivo de medição de enchimento 12, como resultado do que o enchimento em pó é disperso no fluxo de ar 16 e introduzido na cavidade. Como o fluxo de ar 16 passa através do plástico, o enchimento em pó se fixa em uma superfície do plástico em uma maneira finamente distribuída.

[0023] O ar introduzido na cavidade 4 por meio do dispositivo de medição de enchimento 12 é removido da cavidade 4 por meio de um orifício de descarga, que não é ilustrado. Vantajosamente, o orifício de descarga está disposto no alojamento 2 na direção de transporte 8 à montante ou à jusante do orifício de alimentação 11, a uma distância do orifício de alimentação 11, e compreende um filtro. O filtro impede o plástico ou enchimento de vazar da cavidade 4.

[0024] Além do mais, o dispositivo 1 compreende uma escala de rendimento 17, que, vista na direção de transporte 8, está disposta na extremidade do parafuso de extrusão 3 e é projetada para medir um fluxo de massa de plástico e enchimento conduzido através do parafuso de extrusão 3. Por meio de condutos, que não são ilustrados, a escala de rendimento 17 é conectada ao dispositivo de medição de enchimento 12, com o dispositivo de medição de enchimento 12 sendo projetado para suprir enchimento na cavidade 4 como uma função do fluxo de massa como medido pela escala de rendimento 17.

[0025] Em uma variante, o dispositivo de medição de enchimento 12 compreende um elemento de aquecimento de gás por meio do qual o fluxo de ar 16 é aquecido.

[0026] Em uma modalidade adicional, o suprimento de gás é formado por um compressor diretamente fixado na conexão 14.

[0027] A figura 2 mostra uma segunda modalidade de um dispositivo 18 de acordo com a invenção em uma vista em seção esquemática. O dispositivo 18 difere do dispositivo 1 de acordo com a figura 1 somente em UE o orifício de alimentação 11 está disposto na zona de alimentação 7 do parafuso de extrusão 3.

[0028] A figura 3 mostra uma terceira modalidade de um dispositivo 19 de acordo com a invenção em uma vista em seção esquemática. O dispositivo 19 difere do dispositivo 1 de acordo com a figura 1 somente em que o dispositivo 19 adicionalmente tem uma mangueira 21 e o dispositivo de medição de enchimento 12 está disposto a uma distância do alojamento 2, com o dispositivo de medição de enchimento 12 sendo conectado ao orifício de alimentação 11 por meio da mangueira 21. Usando a mangueira 21, é obtida uma vantagem que o enchimento é conduzido no fluxo de ar 16 sobre um período de tempo mais longo e assim o enchimento em pó é distribuído de modo mais fino no fluxo de ar 16. Além do mais, em um dispositivo 19 compreendendo um dispositivo de medição de enchimento 12 com um elemento de aquecimento de gás, a secagem do enchimento em pó úmido é melhorada pela mangueira 21, desde que, quando a mangueira 21 é fornecida, o enchimento em pó permanecerá no fluxo de ar aquecido 16 por mais tempo e assim será seco sobre um período de tempo mais longo.

[0029] Em uma modalidade adicional, um tubo é fornecido como uma alternativa à mangueira 21.

[0030] A figura 4 mostra uma quarta modalidade de um dispositivo 20 de acordo com a invenção em uma vista em seção esquemática. O dispositivo 20 difere do dispositivo 19 de acordo com a figura 3 somente em que o orifício de alimentação 11 está disposto na zona de alimentação 7 do parafuso de extrusão 3.

[0031] A figura 5 mostra uma quinta modalidade de um dispositivo 22 de acordo com a invenção em uma vista em seção esquemática. O dispositivo 22 difere do dispositivo 1 de acordo com a figura 1 somente em que o dispositivo de medição de enchimento 12 tem um parafuso de medição duplo 23 em vez de um parafuso de medição simples.

[0032] Nesta conexão, deve também ser mostrado que os dispositivos 1, 18, 19, 20 e 22 podem também ser projetados sem uma escala de rendimento e uma quantidade de enchimento em pó suprida na cavidade 4 é ajustada por meio de uma velocidade rotacional do parafuso de medição 13 ou, respectivamente, o parafuso de medição duplo 23. Fazendo assim, a velocidade do parafuso de medição 13 ou, respectivamente, o parafuso de medição duplo 23 é vantajosamente uma função de uma velocidade rotacional do parafuso de extrusão 3.

[0033] Além do mais, deve também se mostrado nesta conexão que o dispositivo de medição de enchimento 12 do dispositivo 18, 19 e 20 pode também ser projetado com um parafuso de medição duplo 23 em vez de com um parafuso de medição simples.

Claims (10)

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo (1; 18; 19; 20; 22) para extrudar plástico, compreendendo um parafuso de extrusão (3), um alojamento (2) com uma cavidade (4) na qual o parafuso de extrusão (3) está disposto rotativamente, uma unidade de acionamento (5) para acionar de modo rotativo o parafuso de extrusão (3), um elemento de aquecimento (10) disposto no alojamento (2) ao lado do parafuso de extrusão (3), uma unidade de enchimento (6) que é conectada ao alojamento (2) em uma zona de alimentação (7) do parafuso de extrusão (3) e através do qual plástico triturado pode ser suprido na cavidade (4), em que, na rotação, o parafuso de extrusão (3) conduz o plástico triturado na direção de transporte (8) ao longo de um eixo longitudinal (9) do parafuso de extrusão (3), carregando-o para fora da cavidade (4) através de um orifício de descarga formado no alojamento (2), e um dispositivo de medição de enchimento (12), em que o alojamento (2) tem um orifício de alimentação (11) para um enchimento, em particular um enchimento em pó, abrindo na cavidade (4), caracterizado pelo fato de que, visto na direção de transporte (8), o orifício de alimentação (11) está disposto a montante da zona de alimentação (7) ou na zona de alimentação (7) do parafuso de extrusão (3), em que o dispositivo de medição de enchimento (12) é conectado ao orifício de alimentação (11) e é projetado para suprir o enchimento na cavidade (4), quando é disperso em um fluxo de gás (16).

2. Dispositivo (1; 18; 19; 20; 22), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o alojamento (2) tem um orifício de descarga abrindo na cavidade (4) e o dispositivo (1; 18; 19; 20; 22) compreende um dispositivo de sucção que é conectado ao orifício de descarga e é projetado para descarregar gás da cavidade (4), que foi introduzido na cavidade (4) por meio do fluxo de gás (16).

3. Dispositivo (1; 18; 19; 20; 22), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o dispositivo (1; 18; 19; 20; 22) compreende um reservatório (15) e que o dispositivo de medição de enchimento (12) tem uma conexão (14), cuja conexão (14) é adaptada para ser conectada a um suprimento de gás, cujo suprimento de gás gera o fluxo de gás (16), em que o dispositivo de medição de enchimento (12) compreende um dispositivo de condução de enchimento, e em que o dispositivo de condução de enchimento é projetado para suprir o enchimento do reservatório (15) no fluxo de gás (16).

4. Dispositivo (1; 18; 19; 20; 22), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de condução de enchimento compreende um parafuso de medição (13) ou um parafuso de medição duplo (23).

5. Dispositivo (1; 18; 19; 20; 22), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de medição de enchimento (12) está disposto a uma distância do alojamento (2) e o dispositivo compreende uma mangueira (21) ou um tubo para conectar o dispositivo de medição de enchimento (12) no orifício de alimentação (11).

6. Dispositivo (1; 18; 19; 20; 22), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o dispositivo (1; 18; 19; 20; 22) compreende uma escala de rendimento (17) que, vista na direção de transporte (8), está disposta na extremidade do parafuso de extrusão (3) e é projetada para medir um fluxo de massa de plástico e enchimento conduzido através do parafuso de extrusão (3), em que o dispositivo de medição de enchimento (12) é projetado para suprir enchimento na cavidade (4)

como uma função do fluxo de massa medido pela escala de rendimento (17).

7. Dispositivo (1; 18; 19; 20; 22), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de medição de enchimento (12) compreende um elemento de aquecimento que aquece o fluxo de gás (16).

8. Método para extrudar plástico com um parafuso de extrusão (3) disposto em uma cavidade (4) de um alojamento (2), cujo parafuso de extrusão (3) é acionado rotativamente por uma unidade de acionamento (5), com um elemento de aquecimento (10) sendo disposto no alojamento (2) ao lado do parafuso de extrusão (3) para aquecer a cavidade (4), em que, por meio de uma unidade de enchimento (6) conectada ao alojamento (2) em uma zona de alimentação (7) do parafuso de extrusão (3), o plástico triturado é suprido na cavidade (4), em que, na rotação do parafuso de extrusão (3), o plástico triturado é conduzido na direção de transporte (8) ao longo de um eixo longitudinal (9) do parafuso de extrusão (3) e é descarregado através de um orifício de descarga, caracterizado pelo fato de que um enchimento disperso em um fluxo de gás (16) é suprido na cavidade (4) através de um orifício de alimentação (11) formado no alojamento (2) por meio de um dispositivo de medição de enchimento (12), em que o orifício de alimentação (11), como visto na direção de transporte, está disposto antes da zona de alimentação (7) ou dentro da zona de alimentação (7) do parafuso de extrusão (3).

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que uma quantidade de enchimento suprida na cavidade (4) é ajustada como uma função de um fluxo de massa de plástico e enchimento medido na extremidade do parafuso de extrusão (3).

10. Método, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que o enchimento é suprido para a cavidade (4) em um fluxo de gás aquecido (16).

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