ES2351839A1 - Procedimiento para la inyección de piezas de polietanol y piezas así obtenidas. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la inyección de piezas de polietenol, donde se parte una granza de polietenol (4) la cual se vierte en una tolva o similar (5), que la suministra a una extrusora de un solo husillo (1) dotada de medios para evacuación forzada de gases (8). El polietenol se calienta a una temperatura de entre 170 y 250 ºC y a continuación pasa a un inyector (2), dotado de un elemento calefactor (12) y un conjunto de conducciones de sección creciente y con una geometría básicamente cónica (6), de diámetro sobredimensionado entre un 20% y un 40%. El inyector (2) introduce la granza de polietenol fundida en un molde de inyección o de soplado (3), también calefactado (13), donde se inicia un enfriado ralentizado, realizándose finalmente el desmoldeo a una temperatura de entre 25 y 35ºC.
Description
Procedimiento para la inyección de piezas de
polietenol y piezas así obtenidas.
El objeto de la presente invención, tal como se
expresa en el titulo de esta memoria descriptiva, hace referencia a
un procedimiento para la inyección de piezas de polietenol, del tipo
empleado en la elaboración de piezas hidrosolubles, y piezas así
obtenidas.
En determinadas ocasiones, tanto en la industria
como en algunos usos de la vida cotidiana, aparece la necesidad de
tener que utilizar productos, piezas u otros elementos que, al
contacto con el agua, se disuelvan.
Una razón para esto es que sean biodegradables
por motivos medioambientales; ejemplo de ello son la utilización de
cartuchos de caza, aplicadores de tampón, pelotas de golf,
dosificadores para insecticidas o urnas para cenizas funerarias que,
después de su uso, suelen quedar abandonados.
Otra razón para el uso de dichos productos es el
hecho de que deban tener, por razones de su propio uso, un tiempo de
vida útil limitado; tal sería el caso de determinados dispositivos
de redes de pesca selectiva que, después de realizada la captura, se
disuelvan parcialmente para dejar escapar los peces más
pequeños.
Una de las propiedades que se le atribuyen
tradicionalmente a los plásticos es su comportamiento hidrófobo, es
decir, su impermeabilidad y su insolubilidad en agua. Pero, existen
plásticos capaces de disolverse en agua, como el polietenol.
Este material tiene la propiedad de, en
determinadas condiciones, disolverse en agua, lo que lo hace muy
útil en algunas aplicaciones, tales como las anteriormente
mencionadas.
El polietenol es un polímero sintético que se
obtiene a partir de otro, el acetato de polivinilo o polietanoato.
Los grupos acetato de la cadena del polietanoato se hidrolizan en
condiciones estándar en metanol, quedando grupos hidroxilo -OH y
desprendiéndose acetato de metilo. Así se obtiene polietenol.
Esta reacción química se puede controlar de
forma bastante precisa para hidrolizar un porcentaje deseado de
grupos acetato (grado de hidrólisis).
El nuevo polímero tiene una estructura muy
parecida a la del polietileno, sin embargo, la presencia de los
grupos -OH tiene efectos muy importantes. El más importante es que
el polímero es hidrófilo, cuya solubilidad en agua es función de la
proporción de grupos -OH presentes en la cadena y de la temperatura
de disolución. Así pues, cuando se han sustituido entre un 80% y un
89% de los grupos acetato por -OH, el polímero resultante es
soluble en agua fría; sin embargo, cuando se han sustituido casi el
100% de los grupos acetato, el polímero sólo es soluble a
temperaturas superiores a los 85ºC.
Todos los grados de polietenol disueltos son
biodegradables y sus derivados no son tóxicos.
Ejemplos de estas aplicaciones son las descritas
en la patente US-3.186.869, COATED FILM FOR LAUNDRY
PACKAGE y la patente US-3.322.674 LAUNDRY PACKAGE,
que describen películas hidrosolubles y artículos para lavado de
ropa. Las películas hidrosolubles de estas referencias están
recubiertas internamente con una cera, u otro material, para evitar
que el contenido del envase interaccione con el material en forma de
película y se degraden sus características de solubilidad.
Otra aplicación interesante del polietenol es la
obtención de hilo quirúrgico, que es utilizado para suturas en
cirugía. Para esta aplicación, se utilizan distintos tipos de hilos
con diferentes grados de solubilidad, en función de la rapidez con
la que se desea que se disuelva; un ejemplo de esta aplicación se
describe en la patente E88113740.
Sin embargo, el polietenol en condiciones
normales y según lo procesos convencionales de fabricación en los
que se le utiliza, sólo es válido para técnicas de conformado por
extrusión y extrusión-soplado, como las descritas en
las patentes antes mencionadas, pudiéndose realizar con ellas
productos tales como películas, hilos y bandas tubulares; esto es
así porque este polietenol normal presenta, en general, un serio
inconveniente: es prácticamente imposible utilizarlo con técnicas de
inyección, tales como inyección-moldeo o
inyección-soplado debido a su grado de fluidez.
Con el fin de superar este inconveniente, se ha
diseñado el novedoso procedimiento para la inyección de piezas de
polietenol, objeto de la presente memoria técnica.
En términos generales, la presente invención se
refiere a un nuevo procedimiento para la inyección de piezas a
partir de granza de polietenol dotado de un índice de fluidez
comprendido entre 10 y 30 gr/10 min, y con un grado de componentes
volátiles igual o inferior al 10%; este polietenol tiene unas
características propias que lo hacen lento de compactación, así como
de fraguado y solidificación; de aquí, la necesidad de definir un
novedoso procedimiento para la inyección de piezas a partir de este
producto.
Además, la granza debe haber sido atemperada, de
tal forma que cuando el polietenol esté fundido, garantice los
índices de fluidez y humedad, antes mencionados, ya que el índice de
fluidez general de una granza no tratada de este tipo, está entre 3
y 5 gr/10 min.
El nuevo procedimiento para la inyección de
piezas de polietenol debe complementarse, dependiente del producto
final que se desea obtener, con técnicas de moldeo o con técnicas de
soplado.
En el caso de tratarse de
inyección-moldeo, el procedimiento requiere los
siguientes elementos: extrusora, inyector y molde.
Para empezar, la granza de polietenol se vierte
en una tolva o similar, que la suministra a una extrusora de un solo
husillo dotada de medios para evacuación forzada de gases, con una
capacidad de evacuación de gases entre un 10% y un 50% superior a la
convencional en un polímetro no hidrosoluble. El polietenol debe
calentarse y alcanzar su estado de fusión a una temperatura estable
de entre 170 y 250ºC momento en que adquiere un índice de fluidez de
entre 10 y 30 gr./10 min. Otro aspecto a tener en cuenta en este
punto es que la geometría de los husillos ha de presentar puntos de
cizalla y zonas de machaque agresivos para conseguir una mezcla
homogénea de la granza durante su extrusión, con diferentes
distancias y profundidades entre los alabes a lo largo del husillo.
A continuación la pasta de polietenol, fundida a dicha temperatura y
con ese índice de fluidez, pasa a un dispositivo inyector, el cuál
está dotado de un elemento calefactor para mantener estable su
temperatura y un conjunto de conducciones de sección creciente y con
una geometría básicamente cónica, cuyo diámetro interior se halla
sobredimensionado entre un 20% y un 40%, es decir, es superior al
requerido convencionalmente para un polímetro con índice de fluidez
de entre 10 y 30 gr./10 min., no pudiendo ser en ningún caso
inferior 1 mm. La temperatura del polietenol, a su paso por el
inyector, ha de mantenerse controlada mediante termostato al mismo
valor que el de extrusión, entre 170 y 250ºC.
Por ultimo, el inyector introduce la granza de
polietenol fundida en un molde también calefactado y termoestatado,
donde va enfriándose y fraguando paulatinamente.
Para que el fraguado del polímero sea correcto,
el enfriamiento del polietenol ha de ser relentizado, de manera que
el tiempo de permanencia en el molde es del orden de 5 veces
superior al necesario en el caso de otro polímero no hidrosoluble
con el mismo índice de fluidez en esta fase de fusión y la
temperatura de desmoldeo está situada entre 25 y 35ºC. Por ello, es
necesario el uso de un molde calefactado y termoestatado y evitar
que el enfriamiento evolucione libremente en función de la
temperatura ambiental.
Durante el tiempo de enfriamiento del polietenol
en el molde, se debe mantener la presión de inyección para evitar
"rechupados" (deformación por contracción del producto durante
dicho enfriamiento).
Tanto la extrusora como el inyector y el molde,
están dotados de medios para la evacuación forzada de vapores
desprendidos durante el proceso, disponiendo en total de un número
de salidas de vapor en cantidad de un 70 a un 80% superior al que
correspondería en el procesamiento de otro plástico no hidrosoluble
del mismo índice de fluidez y a las mismas temperaturas.
Para la inyección de una pieza hecha por
soplado, como por ejemplo una botella, el tipo de molde empleado es
diferente, sin embargo, los parámetros y características descritos
anteriormente para un molde de inyección, referentes a extracción
forzada de gases, temperaturas y tiempos de fraguado son igualmente
aplicables, existiendo diferencias únicamente a raíz de la dinámica
de funcionamiento del molde.
Concretamente, en un molde por soplado, el
inyector hace fluir verticalmente, a través de un cabezal extrusor,
un tubo de polietenol fundido a una temperatura de entre 170 y
250ºC, que secuencialmente se introduce en el interior del molde de
soplado abierto, el cual seguidamente se cierra quedando sellada la
parte inferior del cilindro de polietenol por la propia acción del
molde; después, se corta la parte superior el tubo de polietenol
fundido, efectuándose esta operación en caliente mediante una
resistencia eléctrica o dispositivo equivalente; entonces, se sopla
aire a presión por la parte superior abierta del tubo, con lo que
este se hincha y adopta la forma de las paredes del molde; por
último, se procede al enfriamiento controlado y desmoldeo tal como
se ha descrito anteriormente.
Mediante el anterior procedimiento de inyección
es posible obtener piezas hidrosolubles con cualquier geometría
partiendo de una granza de polietenol de alta fluidez.
Piezas que se pueden obtener por este
procedimiento de inyección son pelotas de golf, cajas, dosificadores
para insecticidas, tacos para cartuchos, aplicadores de tampón.
Con el objeto de ilustrar cuanto hasta ahora
hemos expuesto, se acompaña a la presente memoria descriptiva y
formando parte integrante de la misma, de un conjunto de dibujos en
los que se ha representado de manera simplificada y esquemática, dos
ejemplo de realización práctica del novedoso procedimiento.
La figura 1 muestra, un diagrama correspondiente
a un proceso según la invención para moldes de inyección.
La figura 2 muestra, un diagrama correspondiente
a un proceso según la invención para moldes de soplado.
Según el ejemplo de la figura 1, correspondiente
a una pieza realizada por inyección-moldeo, el
procedimiento requiere los siguientes elementos: extrusora (1),
inyector (2) y molde (3).
Para empezar, la granza de polietenol (4) se
vierte en una tolva (5) que la suministra a una extrusora (1) dotada
de medios para evacuación forzada de gases, con una capacidad de
evacuación de gases de al menos un 23% superior a la convencional en
un polímetro no hidrosoluble.
El polietenol debe calentarse y alcanzar su
estado de fusión a una temperatura estable de 190ºC momento en que
adquiere un índice de fluidez de al menos 11 gr./10 min.
A continuación la granza de polietenol, pasa a
un inyector (2), el cuál está dotado de un elemento calefactor (12)
para mantener estable su temperatura a 190ºC y un conjunto de
conducciones (6) de sección creciente y con una geometría
básicamente cónica, cuyo diámetro interior se halla
sobredimensionado un 20%, con respecto al convencionalmente
requerido para un polímetro con índice de fluidez de entre 10 y 30
gr./10 min.
Por ultimo, el inyector vierte la granza de
polietenol fundida en un molde (3) a través de diferentes conductos
(7) permaneciendo en el molde un tiempo 5 veces superior al
necesario en el caso de otro polímero no hidrosoluble con el mismo
índice de fluidez. El desmoldeo final se realiza a 32ºC., para lo
cual el molde dispone de medios calefactores (13) que impiden que su
temperatura descienda de ese valor.
Tanto la extrusora (1) como el inyector (2) y el
molde (3), están dotados de medios para la evacuación forzada de
vapores desprendidos (8) durante el proceso, disponiendo en total de
un número de salidas de vapor (9) en cantidad de un 75% superior al
que correspondería en el procesamiento de otro plástico no
hidrosoluble del mismo índice de fluidez y a las mismas
temperaturas.
Según el ejemplo de la figura 2, correspondiente
a una pieza realizada por inyección-soplado, el
procedimiento requiere los siguientes elementos: extrusora (1),
inyector (2) y molde (3) y soplador (10).
Los dos primeros elementos del procedimiento,
extrusora (1) e inyector (2), son idénticos a los ya descritos en el
ejemplo anterior.
El inyector hace fluir verticalmente, un tubo de
polietenol fundido (11) a una temperatura de entre 190ºC, que
secuencialmente se introduce en el interior del molde de soplado
abierto (3), el cual seguidamente se cierra quedando sellada la
parte inferior del cilindro de polietenol por la propia acción del
molde (3); después, se corta la parte superior el tubo de polietenol
fundido, efectuándose esta operación en caliente mediante una
resistencia eléctrica; entonces, se inyecta aire a presión, mediante
un soplador (10), por la parte superior abierta del tubo, con lo que
este se hincha y adopta la forma de las paredes del molde (3); por
último, se procede al enfriamiento controlado y desmoldeo tal como
se ha descrito anteriormente.
Claims (2)
1. Procedimiento para la inyección de piezas de
polietenol, del tipo empleado en la elaboración de piezas
hidrosolubles caracterizado porque partiendo de una granza de
polietenol con un índice de fluidez comprendido entre 10 y 30 gr/10
min y con un grado de componentes volátiles igual o inferior al 10%,
comprende las siguientes etapas:
- vertido de la granza en una tolva o
similar,
- suministro de la granza desde la tolva a una
extrusora de un solo husillo dotada de medios para evacuación
forzada de gases con una capacidad de evacuación entre un 10% y un
50% superior a la convencional en un polímero no hidrosoluble,
- calentamiento del polietenol o granza a una
temperatura de entre 170 y 250ºC adquiriendo la pasta de la granza
un índice de fluidez de entre 10 y 30 gr/10 min,
- introducción de a pasta de polietenol en un
inyector, que está dotado de un elemento calefactor para mantener
estable su temperatura entre 170 y 250ºC, de un conjunto de
conducciones de sección creciente y con una geometría básicamente
cónica, cuyo diámetro interior se halla sobredimensionado entre un
20% y un 40% con referencia a un polímetro no hidrosoluble con
índice de fluidez de entre 10 y 30 gr/10 min,
- introducción por parte del inyector de la
granza de polietenol fundida en un molde de inyección o de soplado,
también calefactado, donde se inicia un enfriado ralentizado, siendo
el tiempo de permanencia en el molde del orden de 5 veces superior
al necesario en el caso de otro polímero no hidrosoluble con el
mismo índice de fluidez, y
- desmoldeo a una temperatura de entre 25 y
35ºC.
2. Procedimiento para la inyección de piezas de
polietenol según reivindicación anterior, caracterizado
porque tanto la extrusora como el inyector y el molde, están dotados
de medios para la evacuación forzada de vapores desprendidos durante
el proceso, disponiendo en total de un número de salidas de vapor en
cantidad de un 70 a un 80% superior al que correspondería en el
procesamiento de otro plástico no hidrosoluble del mismo índice de
fluidez y a las mismas temperaturas.
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2351839B1 (es) | 2011-09-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2351839 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B1 Effective date: 20110916 |