ES2203130T3 - Proceso y aparato para la produccion continua de compuestos de polimero y fibras celulosicas. - Google Patents
Proceso y aparato para la produccion continua de compuestos de polimero y fibras celulosicas.Info
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Abstract
Proceso para la producción continua de compuestos de polímero y fibras celulósicas, que comprende las etapas a) alimentación de un polímero corriente arriba en un extrusor; b) fusión y mezcla del polímero en una zona A del extrusor; dicha zona A consta de al menos un husillo de desplazamiento positivo, c) alimentación de las fibras celulósicas en el extrusor en una zona B del extrusor; dicha zona B está localizada corriente abajo de la zona A; d) transporte de la mezcla de polímero y fibra celulósica obtenida en la zona B a través de una zona de desgasificación C; dicha zona C está situada corriente abajo de la zona B, dicha zona C consta de al menos un husillo de desplazamiento positivo y e) transporte de la mezcla obtenida en la zona C a través de una zona D de aumento de la presión del extrusor, dicha zona D está situada corriente abajo de la zona C, y dicha zona D consta de al menos un husillo de desplazamiento positivo, f) compresión de la mezcla obtenida en la zona D en una boquilla,caracterizado por el hecho de que la zona (B) comprende al menos un husillo de desplazamiento positivo, al menos una sección de amasado y al menos un husillo de desplazamiento negativo, de manera que en la zona B del extrusor las fibras celulósicas son fibriladas con el fin de obtener fibras celulósicas con una relación de aspecto lo más alta posible, al tiempo que simultáneamente se mezclan las fibras celulósicas con el polímero fundido.
Description
Proceso y aparato para la producción contínua de
compuestos de polímero y fibras celulósicas.
La presente invención se refiere a un método para
la producción continua de compuestos de polímero y fibras
celulósicas y al material compuesto obtenido a partir de los
mismos. También se refiere a un extrusor como el usado en este
proceso.
Se conoce para la producción de plásticos
reforzados con fibra. Por ejemplo, la patente GB 1,151,964 describe
un método que permite obtener un material plástico reforzado con
fibras frágiles tales como las fibras de vidrio. Según este método,
se suministra una sustancia de fibra frágil en forma de una cadena
continua a los otros componentes de mezcla, de tal manera que la
fibra se rompe en una longitud predeterminada. El aparato utilizado
para este proceso comprende diferentes elementos de mezclado y
amasado, los cuales no se especifican.
En los últimos tiempos, el interés en relación a
las fibras de refuerzo ha cambiado de las fibras de vidrio a
determinados tipos de fibras celulósicas que tienen propiedades
mecánicas intrínsecas. Éstas poseen las cualidades necesarias para
competir con las fibras de vidrio como agentes de refuerzo en los
plásticos. La resistencia específica de estas agrofibras equivale en
un 50 o un 80 por ciento de la resistencia respecto a las fibras de
vidrio, mientras que el módulo específico puede superar al de las
fibras de vidrio. Otras ventajas suplementarias incluyen un coste
bajo, densidad baja, renovabilidad y (bio) degradabilidad. Además,
durante el proceso con termoplásticos son menos abrasivas y no
exponen a los operadores a problemas potenciales de seguridad o
salud.
El mayor inconveniente de las fibras celulósicas
es la temperatura limitada a la que deben ser procesadas para que
no pierdan sus propiedades mecánicas adicionales. Además, se ha
comprobado una cierta dificultad a la hora de obtener una mezcla
homogénea de polímero y fibra. Esto se debe principalmente a la
superficie polimérica no polar contraria a la superficie de la
fibra altamente polar, lo que impide que la fibra y el polímero se
entremezclen de manera satisfactoria.
La técnica precedente más reciente EP 426,619
describe un método de producción de paneles a partir de un polímero
termoplástico y un producto de relleno termosensible por medio de
un extrusor que tiene al menos tres secciones de extrusión
helicoidales de alimentación efectiva, y al menos dos secciones de
amasado que no son de alimentación. Por lo tanto, el extrusor
consta de al menos dos zonas de amasado y al menos tres zonas de
extrusión. El relleno se suministra preferiblemente en la segunda
zona de extrusión.
Cuando se utilizan fibras celulósicas es
importante que durante el proceso de extrusión las fibras obtengan
y mantengan una alta relación de aspecto, de manera que se obtenga
un material compuesto cuyas propiedades mecánicas sean comparables
a las de los materiales que contienen fibras de vidrio. Esto
significa que el diámetro debería ser lo más pequeño posible y que
se utilizarán las fibras llamadas elementales. Además, las fibras
deberían tener la mayor longitud posible.
Hasta ahora no se ha podido obtener una alta
relación de aspecto en las fibras en el producto final. El problema
en los procesos de extrusión, según el estado de la técnica, es que
las altas fuerzas de cizalla del extrusor producen a menudo no
sólo un diámetro más pequeño de las fibras sino también una
longitud más pequeña de las fibras. Esto reduce considerablemente
las propiedades de resistencia del material compuesto en relación
con los materiales reforzados con fibra de vidrio.
Por lo tanto, existe una necesidad importante de
encontrar un método continuo de producción de compuestos de
polímero/fibra celulósica con unas propiedades mecánicas
sustancialmente mejoradas, es decir, rigidez y resistencia. Además,
este resultado de mejora de las propiedades debería ser válido para
diferentes fuentes de fibras y para una amplia gama de temperaturas
en el tratamiento de los polímeros e independiente del
comportamiento de fusión del polímero.
Con la presente invención se obtienen los
objetivos mencionados anteriormente. La presente invención se
refiere a un proceso de producción continua de compuestos de
polímero y fibras celulósicas que incluye las etapas de:
- a)
- alimentación de un polímero corriente arriba en un extrusor;
- b)
- fusión y mezcla del polímero en una zona (A) del extrusor; dicha zona (A) consta de al menos un husillo de desplazamiento positivo,
- c)
- alimentación de las fibras celulósicas en el extrusor en una zona (B) del extrusor, dicha zona (B) se sitúa corriente abajo de la zona (A);
- d)
- transporte de la mezcla de polímero y fibra celulósica obtenida en la zona (B) a través de una zona de desgasificación (C), dicha zona (C) se sitúa corriente abajo de la zona (B), y esta zona (C) consta de al menos un husillo de desplazamiento positivo, y
- e)
- transporte de la mezcla obtenida en la zona (C) a través de una zona (D) de aumento de la presión del extrusor, dicha zona (D) se sitúa corriente abajo de la zona (C), y esta zona (D) consta de al menos un husillo de desplazamiento positivo.
- f)
- liberación de la mezcla obtenida en la zona (D) en una boquilla,
caracterizado por el hecho de
que
la zona (B) consta al menos de un husillo de
desplazamiento positivo, al menos una sección de amasado y al menos
un husillo de desplazamiento negativo de manera que, en la zona (B)
del extrusor, las fibras celulósicas son fibriladas con el fin de
obtener fibras celulósicas con una relación de aspecto entre 7 y
100, mientras que, simultáneamente, las fibras celulósicas son
mezcladas con el polímero
fundido.
El diseño de este proceso es tal que, durante la
mezcla continua, las fibras celulósicas se transforman en fibras
elementales (fibrilación) con una alta relación de aspecto, las
cuales se distribuyen de manera homogénea en la fusión polimérica.
El proceso produce un material compuesto con una rigidez y una
resistencia mejoradas.
La presente invención también se refiere a un
extrusor que puede ser utilizado en la realización de este proceso.
La presente invención incluye cualquier extrusor con dos tolvas de
alimentación separadas y una cámara de desgasificación. El extrusor
preferido para la realización del proceso de la presente invención
es un extrusor de doble husillo en co-rotación. Como
ejemplo de dicho extrusor podemos citar el extrusor de doble
husillo en co-rotación Berstorff ZE cuya
relación entre la longitud y el diámetro varía entre 35 y 40.
Como se ha indicado anteriormente, el extrusor
incluye cuatro zonas: una zona (A) en la que un se funde y se
mezcla el polímero suministrado al extrusor; una zona (B) en la que
se suministran las fibras celulósicas al extrusor, las cuales son
fibriladas en fibras elementales y simultáneamente mezcladas con el
polímero; una zona (C) en la que la mezcla de polímero y fibra
celulósica obtenida en la zona (B) es desgasificada, y una zona (D)
en la que se aumenta la presión.
Según la invención, la zona (A), que es la zona
de fusión y de mezcla del polímero, comprende al menos un husillo
de desplazamiento positivo: Es preferible que la zona (A) incluya
al menos una sección de amasado y al menos un husillo de
desplazamiento negativo. La zona (A) empieza preferiblemente a una
distancia de 20 X D calculada desde el inicio de la boquilla, donde
D representa el diámetro del husillo de extrusión. Generalmente la
zona (A) termina a una distancia de 38 x D.
En esta aplicación, la ubicación de las zonas se
determina desde el inicio de la boquilla, es decir, desde el final
del extrusor. Esto es contrario a la práctica habitual según la
cual estas distancias se calculan desde el inicio del extrusor.
Esto se hace así debido a que, según la invención, es importante
instalar la tolva de alimentación de las fibras lo más cerca posible
de la parte final del extrusor.
La zona (A) se puede dividir también en cuatro
zonas de temperatura. En la zona (Al) se define la alimentación del
polímero. En esta zona, habitualmente situada de 34 x D a 38 x D,
se suministra el material polimérico al extrusor. Habitualmente,
para este propósito se utiliza un alimentador convencional en
combinación con una tolva. Una vez introducido en el extrusor, el
material es transportado hasta la zona (A2).
En la zona (A2), situada habitualmente de 30 x D
a 34 x D, el material polimérico empieza a fusionarse,
principalmente mediante fuerzas de cizalla. Desde (A2) el material
es transportado hasta (A3), situada de 24 x D a 30 x D. Desde esta
zona el polímero se transporta hasta la zona (A4) situada de 24 x D
a 20 x D. Ambas zona (A3) y (A4) sirven para la fusión y mezcla
adicional del polímero.
La zona (B), que es la zona de fibrilación y
mezcla de la fibra, comprende al menos un husillo de desplazamiento
positivo, al menos una sección de amasado, preferiblemente al menos
dos secciones de amasado, y al menos un husillo de desplazamiento
negativo. La zona (B) se sitúa preferiblemente a una distancia que
está entre 8 x D y 20 x D. Al menos una sección de amasado de la
zona (B) se sitúa preferiblemente a una distancia que está entre 10
x D y 13 x D.
La zona (B) comprende dos zonas de temperatura:
(B1) y (B2). En la zona (B1), las fibras celulósicas
pre-secadas son alimentadas continua y
gravimétricamente del modo convencional, por ejemplo desde un
alimentador hasta una tolva y después al extrusor. La posición de
esta zona está entre 14 x D y 20 x D. Las fibras son alimentadas
preferiblemente a 16 x D. La cantidad de fibras alimentadas es tal
que la proporción en peso de las fibras respecto al material
compuesto final queda controlada para un valor determinado. Además
las fibras empiezan a distribuirse en esta zona.
En la zona (B2) las fibras son fibriladas en
fibras elementales. Además, las fibras se distribuyen de manera
homogénea a través de la matriz polimérica. Si existe más de un
husillo de desplazamiento positivo en la zona (B2), éstos serán
preferiblemente de paso decreciente en la dirección del flujo de la
mezcla polímero/fibra. Esta zona está situada de 8xD a 4xD.
La zona (C), la zona de desgasificación, consta
de al menos un husillo de desplazamiento positivo. En esta zona se
elimina el agua y otros componentes térmicamente inestables de la
mezcla de compuesto. Por esta razón existe una cámara de
desgasificación convencional conectada a una bomba de vacío. Al
final de esta zona, una vez que las sustancias volátiles han sido
eliminadas esencialmente, comienza el enlace de las fibras con la
matriz.
La zona (D), que es la zona de aumento de la
presión, incluye al menos un husillo de desplazamiento positivo.
Esta zona comprende preferiblemente al menos dos elementos de
desplazamiento positivos. En este caso estos elementos tienen un
paso decreciente en la dirección de la boquilla. El resultado es
que se ejerce un aumento de la presión necesario para presionar el
material compuesto a través de la boquilla.
En esta zona se obtiene una mayor distribución
homogénea de las fibras en la matriz y una consolidación del
material compuesto como resultado de la penetración del material
polimérico en los poros de superficie y en las microfisuras de las
fibras celulósicas. Durante este proceso, también se incrementa la
interconexión mecánica y el enlace químico entre la matriz y las
fibras debido a una interacción optimizada fibra/matriz. La zona (D)
comprende una zona de temperatura.
Las temperaturas de las diferentes zonas de
temperatura descritas anteriormente dependen del tipo de polímero
utilizado. Si el polímero es polietileno, polipropileno o
poliestireno, se pueden aplicar los siguientes niveles de
temperatura:
| Zona | Temperatura (ºC) |
| A1 | 25 a 160 |
| A2 | 165 a 185 |
| A3 | 190 a 210 |
| A4 | 190 a 210 |
| B1 | 180 a 205 |
| B2 | 180 a 200 |
| C | 180 a 200 |
| D | 185 a 205 |
Los polímeros termoplásticos que se pueden
utilizar en la invención incluyen los plásticos "de consumo"
como el polietileno de baja densidad, el polietileno de alta
densidad, el poli(etilenocopropileno), el polipropileno
(homopolímero y copolímero) y el poliestireno (homopolímero,
copolímero y termopolímeros). También se pueden emplear plásticos
industriales. Además del material polimérico virgen, se pueden usar
en la presente invención diferentes calidades de reciclaje de los
plásticos mencionados arriba.
Para el propósito de la presente invención, una
definición general de fibra celulósica es "cualquier fibra en la
que los principales constituyentes son tejidos vegetales y cuyo
componente principal consiste en
celulosa-\alpha". Preferiblemente se utilizan
fibras de plantas anuales o de corteza interna, como el lino, el
cáñamo, el yute y el kenaf. Según una forma de realización
diferente, se utiliza fibras de papel tales como fibras recicladas
de periódicos. También se puede utilizar una combinación de
diferentes tipos de fibras, como fibras de papel y fibras de
corteza interna. En general, las fibras vegetales de crecimiento
anual pueden, gracias a sus propiedades mecánicas intrínsecas,
competir con las fibras de vidrio.
Habitualmente los haces de fibra celulósica en
bruto tienen un diámetro de entre uno y cinco milímetros. Una vez
fibrilados durante el proceso de composición, el diámetro de la
fibra celulósica varía generalmente entre diez y cien micrómetros,
mientras que la relación de aspecto de la fibra varía entre 7 y
100.
El presente proceso resulta particularmente
apropiado para un suministro de fibras celulósicas en bruto, ya que
resultan ser muy económicas. No obstante, también se pueden
suministrar fibras elementales en el extrusor. Por lo tanto, el
presente proceso es ventajoso por el hecho de que las fibras
celulósicas elementales mantienen una alta relación de aspecto.
La cantidad de fibras alimentadas en los
extrusores es tal que, en el material compuesto final, el contenido
en fibra es de un 5% en peso a un 50% en peso, basándose en el peso
del material compuesto, preferiblemente del 30% al 40% en peso, más
preferiblemente el 40% en peso.
Según la presente invención, es preferible añadir
un agente de acoplamiento al material polimérico. Por agente de
acoplamiento se entiende un polímero que se puede mezclar con la
matriz polimérica, y que puede enlazarse químicamente con las
fibras. La proporción preferida de polímero - agente de
acoplamiento para una matriz poliolefínica (por ejemplo polietileno,
polipropileno) es de 70 a 6, con una proporción preferida de 8 a
16, basada en el peso. Para la matriz de poliestireno, la
proporción preferida de polímero - agente de acoplamiento es de 700
a 60, siendo más preferida entre 450 y 550.
El agente de acoplamiento preferido para el
polietileno es un copolímero de polietileno injertado con anhídrido
maleico. El agente de acoplamiento preferido para el polipropileno
es el copolímero de polipropileno injertado con anhídrido maleico.
El agente de acoplamiento preferido para el poliestireno es el
copolímero de poliestireno injertado con anhídrido maleico.
Es preferible que el agente de acoplamiento se
mezcle en seco con el polímero antes de ser introducido en el
extrusor. Para este objetivo se puede utilizar cualquier mezcladora
convencional. La mezcla obtenida de esta forma es introducida en el
alimentador, tal y como se ha mencionado anteriormente. El polímero
y el agente de acoplamiento se mezclan de manera homogénea en la
zona (A) del extrusor.
Otros aditivos que pueden ser añadidos al
polímero pueden ser aditivos convencionales como pigmentos,
antioxidantes, productos de relleno y retardantes de llama. Algunos
ejemplos de productos de relleno usados son el talco, el carbonato
cálcico y el negro de carbón.
Las propiedades mecánicas del material compuesto
según la presente invención en comparación con las propiedades de
la matriz polimérica se muestran a continuación:
| Material | Rigidez [GPa] | Resistencia [MPa] |
| PP | 1.2 | 41 |
| PP/fibra celulósica | 5.8 | 95 |
| LDPE | 0.1 | 6 |
| LDPE/fibra celulósica | 1.6 | 28 |
| HDPE | 0.9 | 20 |
| HDPE/fibra celulósica | 3.5 | 47 |
| PS | 1.9 | 40 |
| PS/fibra celulósica | 6.0 | 65 |
PP polipropileno
LDPE = polietileno de baja densidad
HDPE = polietileno de alta densidad
PS = poliestireno
fibra de celulosa % = 40% en peso
El material compuesto que sale de la boquilla
puede ser granulado antes de un procesamiento posterior. Estos
granulados pueden ser formados en artículos gracias a las técnicas
de tratamiento por termomoldeo, como el moldeo por inyección y el
moldeo por compresión. También se puede moldear directamente el
material compuesto obtenido en forma de placas, tubos, perfiles,
etc. Los artículos obtenidos a partir del material compuesto pueden
servir como sustitutos de la madera, el plástico y, de forma
alternativa, como relleno o refuerzo de otros compuestos.
La invención se describe a continuación de manera
más detallada en referencia al dibujo anexo. Según el presente
proceso, se introduce un polímero en el extrusor en el punto de
alimentación (21) de la zona (Al). Antes de la alimentación es
preferible que el polímero sea mezclado con un agente de
acoplamiento en una mezcladora (no ilustrada); se añade a un
alimentador (no ilustrado) y la mezcla seca es introducida después
gravimétricamente desde el alimentador a través de una tolva (no
ilustrada) hacia el interior del extrusor (20).
El material polimérico empieza a fundirse,
principalmente por medio de fuerzas de cizalla, al tiempo que es
transportado a lo largo de la zona (A2). En la zona (A3) se sigue
fundiendo el material; además, el polímero y el agente de
acoplamiento se mezclan de forma homogénea, mientras que la posible
diferencia de temperatura desaparece en gran medida. La mezcla para
la distribución del agente de acoplamiento en la matriz polimérica
es optimizada posteriormente en la zona (A4).
En la zona (B1) las fibras celulósicas
pre-secadas son alimentadas continua y
gravimétricamente en el punto de alimentación (22) de un
alimentador a una tolva (no ilustrada). En esta zona se introducen
las fibras celulósicas dentro de la masa de polímero fundido. En la
zona (B2), las fibras son prácticamente fibriladas en fibras
elementales en la sección de amasado. Además la distribución de las
fibras empieza en esta zona.
Siguiendo los husillos de desplazamiento de paso
decreciente y como resultado de un aumento de la presión en la zona
(B2), las fibras se siguen distribuyendo de forma homogénea en la
matriz polimérica. En la zona (C) se elimina el agua y otros
componentes térmicamente inestables de la mezcla compuesta en la
cámara de desgasificación (23) hacia una bomba de vacío (no
ilustrada). El enlace químico de las fibras y la matriz se inicia
preferiblemente una vez eliminadas las sustancias volátiles.
En la zona (D) se obtiene una distribución
homogénea de las fibras en la matriz y la consolidación del
material compuesto como resultado de la penetración de material
polimérico (injertado con anhídrido maléico) en los poros de
superficie y las microfisuras de las fibras celulósicas. Durante
este proceso, se sigue incrementando tanto la inerconexión mecánica
como el enlace químico de la matriz y las fibras, lo que produce
como resultado una interacción optimizada fibra/matriz.
Puesto que las fibras celulósicas se introducen
en la masa polimérica lo más tarde posible, el material fibrilado
es expuesto el menor tiempo posible a la fricción y al calor. Como
resultado, la relación de aspecto de la fibra permanece lo más
alta posible con las condiciones de tratamiento descritas, lo cual
lleva esencialmente (en combinación con un enlace químico y mecánico
fibra/matriz optimizado) a una mejora en las propiedades de rigidez
y de resistencia del material.
Se utilizaron diferentes configuraciones de
husillos para preparar una mezcla de polímero y fibra. El extrusor
usado fue un extrusor de doble husillo en
co-rotación Berstorff ZE. Para cada ejemplo,
las condiciones de composición del extrusor fueron las siguientes,
a menos que se indique lo contrario:
| velocidad del husillo | 200 rpm | |
| temperatura de fusión | 195ºC | |
| material matriz | homopolímero de polipropileno MFI_{230,2\text{.}16}=12g/10 m | |
| contenido en fibra | 30% en peso | |
| tipo de fibra | kenaf (excepto en el ejemplo 5) |
Para todos los ejemplos se determinó la longitud
de la fibra y el porcentaje de agrofibras todavía presentes en el
material matriz en forma de haz. La dimensión de la fibra es una
indicación de la rigidez y de la resistencia del material final.
Con el objetivo de determinar la longitud de la fibra se extrajeron
las agrofibras de los gránulos de fibra/PP compuestos en el extrusor
por medio de un método de extracción Soxlhet con decalina como
solvente. Las mediciones de la longitud de la agrofibra se
realizaron en un Kajaani FS-200 seguido de Tappi
T271 pm-91.
Ejemplo 1
(comparativo)
Para este ejemplo se utilizó una serie de
husillos según la tabla siguiente:
| Tipo de husillo | SW | SW | SW | KB | KB | RSE | SW | SW | SW |
| Cantidad | 6 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 14 | 1 | 3 |
| Longitud | 60 | 40 | 30 | 50 | 30 | 20 | 60 | 40 | 30 |
| (mm) | |||||||||
| Desplazamiento | + | + | + | + | - | - | + | + | + |
| Paso de rosca | 60 | 40 | 30 | 100 | 60 | 40 | 60 | 40 | 30 |
| (mm) |
En esta tabla SW significa Self Wiping
(autolimpieza), KB significa Kneading Block (bloque de amasado) y
RSE significa Reverse Screw Element (husillo inverso).
\newpage
No se pudieron medir las longitudes de la fibra
debido a una obturación del extrusor, a causa de un gran número de
haces de fibra sin abrir que obstruyeron la boquilla del
extrusor.
Para este ejemplo se utilizaron configuraciones
de husillos según la 15 siguiente tabla:
| Tipo de husillo | SW | SW | SW | KB | KB | RSE | SW | KB | KB |
| Cantidad | 6 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 7 | 1 | 1 |
| Longitud | 60 | 40 | 30 | 50 | 30 | 20 | 60 | 30 | 30 |
| (mm) | |||||||||
| Desplazamiento | + | + | + | + | - | - | + | + | + |
| Paso de rosca (mm) | 60 | 40 | 30 | 100 | 60 | 40 | 60 | 60 | 60 |
| Tipo de husillo | KB | RSE | SW | SW | SW | KB | KB | RSE | SW | SW |
| Cantidad | 1 | 1 | 3 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 3 |
| Longitud | 30 | 20 | 60 | 30 | 20 | 30 | 30 | 20 | 40 | 30 |
| (mm) | ||||||||||
| Desplazamiento | - | - | + | + | + | + | - | - | + | + |
| Paso de rosca | 60 | 40 | 60 | 20 | 20 | 60 | 60 | 40 | 40 | 30 |
| (mm) |
Los resultados de este ejemplo se indican en la
Tabla 1.
Para este ejemplo se utilizaron configuraciones
de husillos según la tabla siguiente:
| Tipo de husillo | SW | SW | SW | KB | KB | RSE | SW | KB | KB | RSE |
| Cantidad | 6 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 7 | 1 | 1 | 1 |
| Longitud (mm) | 60 | 40 | 30 | 50 | 30 | 20 | 60 | 30 | 30 | 20 |
| Desplazamiento | + | + | + | + | - | - | + | + | - | - |
| Paso de rosca | 60 | 40 | 30 | 100 | 60 | 40 | 60 | 60 | 60 | 40 |
| (mm) |
| Tipo de husillo | SW | SW | SW | KB | SW | SW | SW |
| Cantidad | 1 | 1 | 1 | 1 | 3 | 1 | 3 |
| Longitud (mm) | 60 | 40 | 30 | 30 | 60 | 40 | 30 |
| Desplazamiento | + | + | + | + | + | + | + |
| Paso de rosca | 60 | 40 | 30 | 60 | 60 | 40 | 30 |
| (mm) |
Los resultados de este ejemplo se indican en la
tabla 1.
La preparación de la composición se realizó con
un amasador discontinuo en un HAAKE Rheomix 3000 equipado con
rotores cilíndricos. El Rheomix se puso en funcionamiento a 185ºC y
a 100 rpm. Primero se añadió el granulado de PP y se amasó durante
2 minutos, después se introdujeron las fibras de kenaf. Se amasó
durante 7 minutos, y se obtuvo de esta manera un material compuesto
con fibras dispersas de forma homogénea.
Se repitió el ejemplo 3 con la diferencia de que,
en lugar de utilizar fibras de kenaf se utilizaron fibras de lino.
Los resultados están indicados en la tabla 1.
| Ejemplo | Media aritmética [mm] | Media ponderada de la | Número de haces de |
| longitud [mm] | fibras | ||
| 1 | - | - | innumerable |
| 2 | 1.17 | 1.63 | 19 |
| 3 | 1.51 | 1.93 | 22 |
| 4 | 0.28 | 0.44 | 1 |
| 5 | 0.63 | 1.43 | no determinado |
Claims (16)
1. Proceso para la producción continua de
compuestos de polímero y fibras celulósicas, que comprende las
etapas de:
a) alimentación de un polímero corriente arriba
en un extrusor;
b) fusión y mezcla del polímero en una zona A del
extrusor; dicha zona A consta de al menos un husillo de
desplazamiento positivo,
c) alimentación de las fibras celulósicas en el
extrusor en una zona B del extrusor; dicha zona B está localizada
corriente abajo de la zona A;
d) transporte de la mezcla de polímero y fibra
celulósica obtenida en la zona B a través de una zona de
desgasificación C; dicha zona C está situada corriente abajo de la
zona B, dicha zona C consta de al menos un husillo de
desplazamiento positivo y
e) transporte de la mezcla obtenida en la zona C
a través de una zona D de aumento de la presión del extrusor, dicha
zona D está situada corriente abajo de la zona C, y dicha zona D
consta de al menos un husillo de desplazamiento positivo,
f) compresión de la mezcla obtenida en la zona D
en una boquilla, caracterizado por el hecho de que la zona
(B) comprende al menos un husillo de desplazamiento positivo, al
menos una sección de amasado y al menos un husillo de
desplazamiento negativo, de manera que en la zona B del extrusor las
fibras celulósicas son fibriladas con el fin de obtener fibras
celulósicas con una relación de aspecto lo más alta posible, al
tiempo que simultáneamente se mezclan las fibras celulósicas con el
polímero fundido.
2. Proceso según la reivindicación 1, en el que
la zona A comprende una sección de amasado y al menos un husillo de
desplazamiento negativo
3. Proceso según la reivindicación 1 o 2, en el
que la zona (B) comprende al menos dos secciones de amasado.
4. Proceso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, en el que la zona (D) comprende al menos
dos husillos de desplazamiento positivo de paso decreciente en
dirección hacia la boquilla.
5. Proceso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, en el que las fibras celulósicas son
fibras de corteza interna y/o fibras de papel.
6. Proceso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en el que se mezcla un agente de
acoplamiento con el polímero antes de alimentar el polímero en el
extrusor.
7. Proceso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, en el que las fibras se alimentan
gravimétricamente en tal cantidad que se obtiene un material
compuesto final con un contenido del 5 al 50% en peso,
preferiblemente del 30 al 40% en peso de fibras, basándose en el
peso del material compuesto.
8. Proceso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, en el que el extrusor es un extrusor de
doble husillo en co-rotación.
9. Extrusor (20) para la producción continua de
compuestos de polímero y fibras celulósicas conectado a medios para
el suministro de un polímero, medios para el suministro de fibras
celulósicas y medios para la desgasificaión del extrusor, el cual
comprende:
una zona A en la que el polímero (21) alimentado
en el extrusor (20) es fundido y mezclado, incluyendo al menos un
husillo de desplazamiento positivo,
una zona B en la que se suministran las fibras
celulósicas (22) al extrusor,
una zona C en la que se desgasifica la mezcla de
polímero y fibra celulósica obtenida en la zona B (23), incluyendo
al menos un husillo de desplazamiento positivo,
una zona D en la que aumenta la presión,
incluyendo al menos un husillo de desplazamiento positivo, y una
boquilla,
caracterizado por el hecho de que la zona
B consta de al menos un husillo de desplazamiento positivo, al
menos una sección de amasado y al menos un husillo de
desplazamiento negativo.
\newpage
10. Extrusor según la reivindicación 9, en el que
la zona A consta de una sección de amasado y al menos un husillo de
desplazamiento negativo, la zona B consta de al menos dos secciones
de amasado y la zona D consta de al menos dos husillos de
desplazamiento positivos de paso decreciente dirigidos hacia la
boquilla.
11. Extrusor según la reivindicación 9 o 10, el
cual es un extrusor de doble husillo en
co-rotación.
12. Extrusor según cualquiera de las
reivindicaciones 9 a 11, en el que la zona B está localizada a una
distancia entre 8 x D y 20 x D, calculada desde el inicio de la
boquilla, siendo D el diámetro del husillo.
13. Extrusor según cualquiera de las
reivindicaciones 9 a 12, en el que las fibras son suministradas
(22) al extrusor a una distancia entre 14 x D y 20 x D,
preferiblemente 16 x D, calculada desde el inicio de la
boquilla.
14. Extrusor según cualquiera de las
reivindicaciones 9 a 13, en el que al menos una sección de amasado
de la zona B está situada a una distancia entre 10 x D y 13 x D,
calculada desde el inicio de la boquilla.
15. Extrusor según cualquiera de las
reivindicaciones 9 a 14, en el que la zona C está situada a una
distancia entre 4 X D y 8 x D, calculada desde el inicio de la
boquilla.
16. Extrusor según cualquiera de las
reivindicaciones 9 a 15 en el que la zona D está localizada a una
distancia entre O x D y 4 x D, calculada desde el inicio de la
boquilla.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| EP98201497 | 1998-05-07 | ||
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