BR9916082B1 - aparelho incluindo um vaso para processar poli(tetra-fléor-etileno) (ptfe) por irradiaÇço e trituraÇço, e, processo contÍnuo para irradiar e triturar ptfe. - Google Patents

Description

"APARELHO INCLUINDO UM VASO PARA PROCESSARPOLI(TETRA-FLÚOR-ETILENO) (PTFE) POR IRRADIAÇÃO ETRITURAÇÃO, E, PROCESSO CONTÍNUO PARA IRRADIAR ETRITURAR PTFE".

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Esta invenção se refere a processos para irradiar e triturarpoli(tetra-flúor-etileno) (PTFE) para reduzir o peso molecular e tornar omaterial triturável em pó de partículas finas, que pode ser usado como umlubrificante seco em tinta de pintar e de escrever.

Uma descrição anterior da irradiação de PTFE é contida naPatente US 3.766.031, de Dillon. De acordo com esta patente, o material foicolocado em bandejas e submetido à irradiação.

As patentes US 4.748.005 e US 4.777.192, que são depropriedade do cessionário da presente invenção, descrevem o processamentocomercial em bateladas de PTFE, em que o material é colocado em ummisturador de fita e a radiação de feixe de elétrons é direcionada em umaparte do misturador, enquanto o material é agitado pelo misturador. O misturadoré fornecido com esfriamento por uma camisa de água ou por injeção direta deágua dentro do vaso. O misturador de fita é operado de tal forma a movercontinuamente o material para dentro e para fora da zona de irradiação,obtendo, desse modo, uma irradiação uniforme.

A patente US 5.149.727 descreve um vaso de processamentoque inclui duas partes de vaso, cada uma tendo um agitador-misturadorde pás. O ar é injetado dentro do material de processamento parapromover esfriamento, e acoplado com irradiação e trituração simultâneas.Um classificador pneumático é usado para retirar o PTFE de partículas finasarrastadas do vaso para recuperação. A patente US 5.296.113 descreve umsistema similar em que a agitação é fornecida pelo uso de ar de alta pressãoinjetado e o material é continuamente alimentado ao vaso de processamento eextraído por um classificador pneumático para obter-se um processocontínuo.

É um objetivo da presente invenção fornecer um método eaparelho aperfeiçoados para processar PTFE.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

De acordo com a invenção, é fornecido um aperfeiçoamentoem um aparelho incluindo um vaso de processamento para processar PTFEpor irradiação e trituração. De acordo com a invenção, o vaso inclui primeirae segunda partes de vaso transversal horizontalmente adjacentes, tendocorrespondentes primeiro e segundo agitadores arranjados para rotação emtorno de um eixo geométrico longitudinal. O piso interno do vaso tem umdegrau entre as primeira e segunda partes de vaso, de modo que o pisointerno da primeira parte de vaso fica mais baixa do que o piso interno dasegunda parte de vaso. Uma pluralidade de bocais de ar é provida para injetarar para a primeira parte de vaso, os bocais sendo fixados em uma partesubstancialmente vertical do degrau.

Em um arranjo preferido, o primeiro agitador gira em umadireção contra a direção do ar dos bocais de ar da parte inferior da primeiraparte de vaso. Preferivelmente, o segundo agitador é arranjado para rotaçãoem torno de seu eixo geométrico longitudinal na mesma direção rotacionalque a do primeiro agitador, de modo que os agitadores movem-se em direçõesopostas em relação entre si no centro do vaso. A parede externa transversalda segunda parte de vaso pode ser cilíndrica e ter um espaço interno menordo que 2,54 cm da periferia do segundo agitador. Uma fonte de feixeeletrônico pode ser disposta para irradiar material de PTFE no topo dasegunda parte de vaso.

De acordo com a invenção, é fornecido aparelho para prepararsucata de PTFE para processamento e para suprimento do PTFE a um vaso deprocessamento. O aparelho inclui um picador para cortar sucata de PTFE emlascas granulares, um misturador para receber as lascas do picador e paraagitar as lascas para promover fluxo, e um transportador para receber aslascas de uma saída do misturador e para transportar as lascas para o vaso deprocessamento.

De acordo com a invenção, é fornecido um processoaperfeiçoado para irradiar e triturar PTFE em um vaso de processamento. Deacordo com o processo aperfeiçoado, ar pressurizado, em uma temperatura de204 a 371°C, é injetado dentro do vaso para triturar o PTFE e o vaso deprocessamento aberto para admitir ar ambiente puxado para dentro do vasoem um volume de 2 a 5 vezes o volume do ar pressurizado.

Para um melhor entendimento da presente invenção, juntocom outros objetivos, é feita referência à seguinte descrição, feita emconjunto com os desenhos anexos, e seu escopo será salientado nasreivindicações anexas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A Figura 1 é uma vista de topo de um sistema para processarPTFE de acordo com os aspectos da presente invenção.

A Figura 2 é uma vista em planta em elevação dos coletoresde pó usados no sistema da Figura 1.20 A Figura 3 é uma vista em planta em elevação de um aparelho

do sistema da Figura 1, para preparar sucata de PTFE para processamento.

A Figura 4 é uma vista em seção transversal do vaso deprocessamento da Figura 1.

A Figura 5 é uma primeira vista em planta em elevação lateral do vaso de processamento da Figura 4.

A Figura 6 é uma segunda vista em planta em elevação lateraldo vaso de processamento da Figura 4.

DESCRIÇÃO DA VERSÃO PREFERIDA

Com referência à Figura 1, nela é ilustrada uma vista de topode um sistema 10 que é para processamento contínuo de PTFE por irradiaçãoe trituração. O sistema 10 inclui o aparelho 12 para preparai' PTFE e suprirPTFE para processamento, particularmente para preparação inicial de sucatade PTFE5 tal como sucata de fita, tubo, saltos e cones. O sistema inclui aindaum aparelho de processamento 14 para realizar o processo de irradiação, queé incluído em um recinto de radiação 16 tendo uma porta 18. O PTFEprocessado é coletado no aparelho de coleta de pó 20.

Antes da introdução de materiais como sucata de fita, tubo,saltos e cones dentro de um vaso de processamento de irradiação, énecessário e aconselhável transformar o material em forma granular. Deacordo com a invenção, o aparelho de preparação 12, mostrado na vista detopo da Figura 1 e na vista lateral da Figura 3, inclui um picador 22 parareceber material sólido a ser processado e para mecanicamente cortar omaterial em lascas granulares tendo comprimento, largura e espessurapreferivelmente na faixa de uma fração de uma polegada (2,54 cm). Umpicador adequado é um granulador. Em uma prática preferida, o picador 22 éfornecido com um arranjo para medir a carga elétrica, tal como umamperímetro, de modo que um operador, ao observar o amperímetro, possaevitar sobrecarga do picador com pedaços volumosos de sucata. O picador 22é disposto em uma parede de um misturador de fita alto 24, tendo uma alturaprolongada, de modo que as lascas granulares do picador 22 caiam dentro dointerior do misturador 24 e sejam capazes de serem agitadas por um agitadorde cinta 52 dentro dele. Agitando assim as lascas elas são tornadas capazes defacilmente fluírem para fora de uma abertura porteada 54 no fundo domisturador 24 e para dentro de uma alimentação 56 de um transportadormecânico 26. O transportador mecânico 26 eleva o material para um nívelacima da proteção de radiação 16 ou porta de proteção de radiação 18. Umacalha 58 do transportador 26 descarrega partículas dentro de um funilreceptor 60 de um transportador helicoidal 28 e descarregado dentro do vasode processamento 14, como requerido. A altura estendida do misturador 24possibilita a armazenagem do PTFE granular ou em lascas para suprir o vasode processamento como requerido. Para possibilitar que o picador 22 fique emuma altura conveniente para operação por um trabalhador, a extremidade maisbaixa do misturador 24 pode ficar abaixo do nível do piso, por exemplo, emum poço.

O aparelho de processamento 14 é disposto no interior de umaproteção de radiação 16, preferivelmente consistindo em paredes de concretona faixa de 90 cm ou mais de espessura. Uma porta 18 de material e espessurasimilares é disposta para fechar a abertura da câmara de radiação 16. A porta 18pode correr sobre pistas ou trilhos aéreos entre as posições aberta e fechada.

De acordo com a boa prática, não há estruturas acessíveis acima da câmara deradiação 16, de modo que não é necessário prover proteção na direçãoascendente. O aparelho de processamento 14 inclui um vaso 30 e uma fontede feixe de elétrons 32. O material a ser processado é fornecido ao vaso 30através de um transportador helicoidal 28 como requerido por detecção deníveis de material dentro do vaso 30. O material processado compreendendopartículas de pó de PTFE aéreas, preferivelmente tendo um tamanho departículas na faixa de cerca de 10 micra ou menos, é extraído do vaso deprocessamento 30 por classificadores 34A, 34B e 34C. As correspondentesventoinhas 3 8A, 38B e 38C são fornecidas para puxar ar e partículas atravésdos condutos 3 6A, 36B e 36C e forçar as partículas aéreas através doscondutos 3 9A, 39B e 39C para dentro dos separadores do tipo ciclone 40A,40B e 40C. Cada um dos separadores 40 inclui uma correspondente saída dear 42, através da qual o ar é extraído para descarga na atmosfera apósremoção do material em pó aéreo. Como mostrado na Figura 2, o pórecuperado é descarregado através do funil inferior 46 do separador 40 paradentro de um saco de coleta 50 para venda ou para outro processamento.

O aparelho de processamento 14 é mostrado em seçãotransversal na Figura 4 e em vista lateral nas Figuras 5 e 6. O aparelho 14compreende o vaso 30 tendo primeira e segur-da partes de vaso 78 e SO5 cadauma contendo um correspondente agitador misturador, tal como agitadores decinta 88 e 90. O topo da primeira parte de vaso 78 tem uma extensãoascendente 79 tendo classificadores de ar 34A, 34B e 34C (Figura 5), cadaum tendo um correspondente rotor 35 dentro da extensão 79. A calha vertical100 conecta o transportador helicoidal 79 para fins de suprir material nãoprocessado. Como mostrado na vista em seção transversal da Figura 4, o pisointerno da parte de vaso 78 é mais baixo do que o piso interno da parte devaso 80, fornecendo um degrau vertical 82 de cerca de 9 cm. Um tubo dedistribuição de ar 84 fornece ar comprimido aquecido em uma temperatura de204 a 371°C a ser injetado pelo bocal 86 através da parte vertical da etapa 82para dentro da parte inferior da parte de vaso 78. Como mostrado na Figura 6,cerca de 20 bocais são fornecidos para um vaso 30, tendo um comprimentode cerca de 3,00 m. O ar suprido em uma pressão de cerca de 3,5-7,0 kg/cmem um volume de 11,330 - 28,300 m3/min e, preferivelmente, umatemperatura de cerca de 232°C. O agitador 88 é preferivelmente feito girar emuma direção contrária a de um relógio, de modo que o material triturável dovaso é transportado transversalmente através da parte inferior da parte devaso 78, em uma direção contra a direção do ar aquecido injetado pelosbocais 86, para, desse modo, promover a trituração das partículas. Atrituração é ainda promovida pelo estreito espaçamento entre a parede lateraltransversal 82 da parte de vaso 80 e do agitador 90. O espaçamento entre aperiferia do agitador 90 e o interior da parede lateral 81 é menor do que 2,54cm, preferivelmente aproximadamente 1,27 cm, desse modo promovendotrituração das partículas entre o agitador 90 e a parede 81 nesta regiãoestreita. Um espaçamento maior de cerca de 10 cm é provido entre a paredelateral da parte de vaso 78 e o agitador 88.

Trituração é também promovida pela ação dos agitadores 88 e90, ambos girando na mesma direção contrária a de um relógio, desse modoprovendo mais trituração no espaço entre os agitadores no centro transversaldo vaso 30, pelo que as periferias dos agitadores 88 e 90 são afastadasaproximadamente 2,54 cm. A irradiação do material dentro do vaso deprocessamento é fornecida por uma fonte de feixe eletrônico 64, tendo umaum dispositivo direcional setorial 32 que direciona um feixe eletrônico devarredura para dentro do vaso de processamento 30 no topo da segunda parte80. Para um vaso de processamento tendo um comprimento de cerca de 3,00m, uma largura de cerca de 1,22 m e uma profundidade, não incluindo aextensão 79, de cerca de 76 cm, uma fonte de radiação fornecendo elétrons eum nível de energia de cerca de 1,0 MeV e uma corrente de feixe de radiaçãode cerca de 100 mA é apropriada. Tais fontes de elétrons podem ser obtidaspor um Transformador de Núcleo Isolado ou Acelerador de Alta Voltagem. Ajanela 66 do dispositivo direcional setorial 32 é uma dupla estrutura de janelade titânio e é fornecida com flange de entrada e flange de saída 70, quefornecem um fluxo de ar de esfriamento do conduto 72, entre as janelas 66 dodispositivo direcional 32 e para fora através do conduto 74.

A radiação do feixe eletrônico pelo dispositivo direcionalsetorial 32 passa através de uma abertura 75 da parede superior da parte devaso 80, para irradiar material de PTFE quando ele passa através desta regiãosob o movimento do agitador 90. Por varredura do feixe eletrônico dodispositivo direcional 32, a radiação é incidente ao longo do comprimento dovaso 30. Tubos de esfriamento 76, através dos quais água em umatemperatura acima do ponto de orvalho ambiente é passada, provêemesfriamento para esta região do vaso 30. A temperatura da água deesfriamento é mantida acima do ponto de orvalho, para impedir acondensação da água, que pode reagir com o gás de flúor desprendendo-sepela reação dentro do vaso, formando ácido fluorídrico corrosivo.

A fim de manter o apropriado nível do material de PTFE novaso 30, o vaso pode ser fixado sobre uma escala para fornecer uma medidade seu conteúdo. Entretanto5 uma vez que a densidade do material aumentaquando as lascas são convertidas em pó, a altura do material é determinadapelos sensores de nível 92, 94, 96, 98. Estes sensores compreendem tubosatravés dos quais o ar é passado para dentro do vaso em pressãorelativamente baixa, por exemplo, 0,070 kg/cm2. Uma junção-T é fornecida,com a ramificação conectada a um sensor de pressão. A pressão monitoradaestará em um nível mais alto quando PTFE granular ou em pó estiverpresente na extremidade do tubo do vaso. Portanto, medindo-se a pressãodentro dos tubos, uma determinação pode ser feita de se o material dentro dovaso está acima ou abaixo do nível do sensor. O fluxo de par para foraimpede a obstrução dos tubos do sensor.

A fim de processar o PTFE empregando o sistema da presenteinvenção, material não processado, virgem ou sinterizado, é carregado dentrodo misturador 24. Se necessário, o picador 22 é usado para reduzir o materialPTFE em lascas granulares. O material é alimentado do misturador 24 aolongo do transportador 26 e transportador helicoidal 28 para dentro do vaso30 via a calha 100. Durante a carga inicial, os agitadores 88 e 90 podem seroperados para distribuir o material.

Após carregar a um nível apropriado como indicado pelossensores de nível 92, 94, 96 e 98, a radiação é suprida ao vaso enquanto ar ésuprido aos bocais 86 e os agitadores 88 e 90 são girados, tudo para forneceração de trituração. O esfriamento do ar a cerca de 66°C pelos condutos 72, 74é aplicado à janela 66 e a água de esfriamento é suprida para esfriar os tubos76. Os classificadores 34 e ventoinhas 38 são operadas, por meio do que ar éremovido do vaso 30, tornando a pressão do vaso ligeiramente abaixo daambiente. Ar é extraído do vaso em uma taxa total de cerca de 71 m3/min,enquanto o ar é suprido aos bocais 86 em uma taxa correspondendo a cercade 11 m3/min a 28 m3/min em pressão atmosférica. Por conseguinte, 2 a 5vezes a quantidade de ar pressurizado injetado é puxada para dentro do vaso,por exemplo, através do espaço entre a janela 66 e os tubos do esfriamento76. Este ar adicional mantém o material de PTFE em uma temperatura decerca de 121 a 149°C.

Quando a radiação e trituração reduzem o tamanho dapartícula e o peso molecular do PTFE para obterem-se partículas abaixo decerca de 10 micros, as partículas menores são arrastadas pelo ar e passamatravés dos rotores 35 dos classificadores 34 para serem extraídas dos vasos30. Os classifícadores 34 rejeitam as partículas com tamanhos maiores, quepermanecem dentro do vaso. As partículas separadas são recuperadas nosseparadores 40, enquanto o ar de processamento é exaurido. Quando omaterial torna-se mais denso durante o processamento e/ou material éremovido do vaso 30, os sensores 92, 94, 96 e 98 fornecem uma indicação deque mais material não processado deve ser suprido pelo misturador 24.

O material recuperado pode ser submetido a mais trituração,por exemplo, em moinho de ar, de acordo com as exigências de tamanho departícula do produto.

Embora tenha sido descrito o que se acredita ser as versõespreferidas da invenção, será reconhecido por aqueles hábeis na técnica queoutras e adicionais mudanças podem ser feitas nelas sem desvio do espíritoda invenção e se pretende reivindicar tais mudanças e modificações que sesituem dentro do verdadeiro escopo da invenção.

Claims (7)

1. Aparelho incluindo um vaso (30) para processar poli(tetra-flúor-etileno) (PTFE) por irradiação e trituração, compreendendo um vaso deprocessamento (30) que inclui uma primeira e uma segunda partes de vaso (78, 80)transversalmente e horizontalmente adjacentes, a primeira e a segunda partesde vaso (78, 80) tendo o primeiro e o segundo agitadores misturadorescorrespondentes (88, 90) dispostos para rotação em torno de eixos geométricoslongitudinais paralelos; um gerador de feixe eletrônico (64) para irradiarradiação de feixe eletrônico no vaso (30), um recinto de proteção contraradiação (16) com porta móvel; e uma pluralidade de bocais injetores (86) de ar,caracterizado pelo fato de que um piso interno do dito vaso tem um degrau (82)entre as ditas primeira e segunda partes de vaso; o piso interno da ditaprimeira parte (78) de vaso sendo mais baixo do que o piso interno da ditasegunda parte (80) de vaso, e em que os ditos bocais injetores (86) de arinjetam ar para a dita primeira parte (78) de vaso, e os ditos bocais (86) sendomontados sobre uma parte substancialmente vertical do dito degrau (82).

2. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato do dito primeiro agitador (88) da dita primeira parte (78) de vaso (30)ser disposto para rotação em torno do dito eixo geométrico longitudinal emuma direção contra a direção de ar injetado pelos ditos bocais (86) de ar naparte inferior da primeira parte (78) de vaso (30).

3. Aparelho de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopelo fato do dito segundo agitador (90) da dita segunda parte (80) de vaso (30)ser disposto para rotação em torno do dito eixo geométrico longitudinal, namesma direção rotacional do dito primeiro agitador (88), por meio do que osditos agitadores (88, 90) se movem em direções relativas opostas no centrotransversal do dito vaso (30).

4. Aparelho de acordo com a reivindicação 3, caracterizadopelo fato da parede transversalmente externa da dita segunda parte (80) devaso ser cilíndrica e o interior da dita parede ser afastado em menos do que 2,54 cm da periferia do dito segundo agitador (90).

5. Aparelho de acordo com a reivindicação 4, caracterizadopelo fato de que o gerador (32, 64) de feixe de elétrons para irradiar radiaçãode feixe de elétrons é colocado no topo da dita segunda parte (80) de vaso (30).

6. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, ao qual é acopladoum aparelho (12) para preparar a sucata de poli(tetra-flúor-etileno) (PTFE)para processamento e suprimento do dito PTFE ao aparelho (14) paraprocessamento do PTFE no vaso (30), caracterizado pelo fato de que o ditoaparelho (12) compreende:um picador (22) para cortar a dita sucata de PTFE em lascasgranulares;um misturador (24) para receber as ditas lascas do ditopicador (22) e para agitar as ditas lascas para promover seu escoamento; eum transportador (26) para receber as ditas lascas de uma saídado dito misturador (24) e para transportar as ditas lascas para o dito vaso deprocessamento (30).

7. Processo contínuo para irradiar e triturar PTFE, usando oaparelho para processar o PTFE conforme definido na reivindicação 1, emque o PTFE é suprido a um vaso de processamento (30) e ali submetido àirradiação e à trituração, e em que as partículas de PTFE processadas earrastadas pelo ar são extraídas do dito vaso para coleta, caracterizado pelofato de que compreende: fornecer ao vaso de processamento (30) arpressurizado a uma temperatura de 204°C a 3710C para triturar o dito PTFE,abrir o vaso de processamento (30) para permitir que o ar ambiente entre nele,e retirar o dito ar ambiente que está dentro do dito vaso (30) em um volumede duas a cinco vezes o volume do dito ar pressurizado.