ES2625736T3 - Dispositivo y procedimiento para la producción de un material compuesto polimérico relleno - Google Patents
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Abstract
Dispositivo (1) para la producción de un material compuesto polimérico relleno (7), que contiene un sustrato polimérico (2) y un material de fibras (5) como material de relleno, conteniendo el sustrato polimérico (2) o el material de fibras (5) preferiblemente una alta proporción de residuo de polímero de reciclaje (3) o material de fibras de reciclaje (5a), que comprende un primer aparato de extrusión (10) para fundir el sustrato polimérico (2) con una admisión (11) para el sustrato polimérico (2) y un escape (12) para el sustrato polimérico fundido (2), así como un segundo aparato de extrusión (20), presentando el segundo aparato de extrusión (20) al menos un aparato de desgasificación (31, 32), caracterizado porque el dispositivo comprende un aparato de tratamiento de masa fundida (40) para la limpieza del sustrato polimérico fundido (2), presentando el aparato de tratamiento de masa fundida (40) una entrada (41), que está conectada con la salida (12) del primer aparato de extrusión (10), y una salida (42) para el sustrato polimérico limpio (4), y porque el segundo aparato de extrusión (20) presenta una admisión de masa fundida (26), que está conectada con la salida (42) del aparato de tratamiento de masa fundida (40), y presenta una admisión de material de fibras (27) dispuesta aguas arriba de la admisión de masa fundida (26) para el material de fibras (5).
Description
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DESCRIPCION
Dispositivo y procedimiento para la produccion de un material compuesto polimerico relleno
La presente invencion se refiere a un dispositivo y a un procedimiento para la produccion de un material compuesto polimerico relleno segun el preambulo de las reivindicaciones 1 y 13.
Por el estado de la tecnica ya se conocen dispositivos y procedimientos para la produccion de polfmeros rellenos con fibras, por ejemplo por los documentos AT 307 012 B, EP 0 706 873 A2, WO 2013/101377 Al y EP 2 525 951 B1.
En el documento EP 2 525 951 B1, se mezclan por ejemplo materiales de fibras del procesamiento de madera o papel y celulosa como materiales de relleno con un sustrato no fundido en un reactor o en un compactador de corte y se transportan a un aparato de descarga. Para ello, los materiales de relleno de tipo fibra se anaden al sustrato todavfa no fundido, por ejemplo un polfmero natural o sintetico, a una temperatura por debajo de la zona de fusion.
En el documento US 5.916.932 A se describe el uso de material de reciclaje para la produccion de un material compuesto a partir de una mezcla extruida de un polfmero, por ejemplo polietileno de alta densidad (HDPE), y un material de fibras, por ejemplo fibra de vidrio. El material compuesto descrito puede usarse a modo de ejemplo para la produccion de traviesas. No esta previsto un tratamiento o limpieza del polfmero en el curso del procedimiento de produccion.
Ademas, en el documento DE 10 2011 117 760 A1 tambien se describe un material, que esta producido a partir de poliolefinas de reciclaje y un haz de fibras de vidrio, y que usa igualmente para la produccion de cuerpos de moldeo sometidos a grandes cargas como traviesas. Para la produccion del material, en primer lugar se tritura el material plastico, preferiblemente se mezcla con las fibras de vidrio y se peletiza o se aglomera. A continuacion, se extruye y se regranula la mezcla por ejemplo a temperaturas de entre 170°C y 230°C. Alternativamente a esto, el procesamiento puede procesarse directamente, es decir sin regranulacion, para conseguir un perfil completo a traves de una herramienta de perfilado refrigerada. Tampoco esta previsto en este caso un tratamiento o limpieza de los materiales de salida.
Los residuos de polfmero impuros deben limpiarse habitualmente en el tratamiento para poder eliminar por ejemplo fragmentos metalicos o impurezas comparables del residuo de polfmero. Si ya se han anadido materiales de relleno de tipo fibras al residuo de polfmero todavfa no fundido, tal como es el caso segun el documento EP 2 525 951 B1, entonces ya no puede limpiarse a continuacion la mezcla tras la fusion por medio de filtracion, dado que las fibras anadidas se retendnan en el aparato de filtracion y bloqueanan rapidamente el aparato de filtracion.
Por consiguiente, es objetivo de la invencion proporcionar un dispositivo en el que pueda tratarse o limpiarse un sustrato polimerico, en particular cuando contiene una alta proporcion de residuo de polfmero de reciclaje, y pueden introducirse materiales de relleno de tipo fibras en el sustrato polimerico. Ademas, uno de los objetivos de la invencion es proporcionar un procedimiento de produccion para un material compuesto polimerico relleno, que contiene un sustrato polimerico y un material de fibras como material de relleno, conteniendo el sustrato polimerico preferiblemente una alta proporcion de residuo de polfmero de reciclaje, en el que pueden realizarse conjuntamente el tratamiento del sustrato polimerico y la introduccion de fibras en un procedimiento de produccion combinado.
Estos objetivos se alcanzan mediante un dispositivo con las caractensticas de la reivindicacion 1 y mediante un procedimiento con las caractensticas de la reivindicacion 13. Configuraciones ventajosas de la invencion se definen en las reivindicaciones dependientes.
El dispositivo segun la invencion para la produccion de un material compuesto polimerico relleno, que contiene un sustrato polimerico y un material de fibras como material de relleno, conteniendo el sustrato polimerico preferiblemente una alta proporcion de residuo de polfmero de reciclaje, comprende un primer aparato de extrusion para fundir el sustrato polimerico con una admision para el sustrato polimerico y un escape para el sustrato polimerico fundido, un aparato de tratamiento de masa fundida para la limpieza del sustrato polimerico fundido con una entrada, que esta comunicada con la salida del primer aparato de extrusion, y con una salida para el sustrato polimerico limpio, asf como un segundo aparato de extrusion. El segundo aparato de extrusion presenta una admision de masa fundida, que esta conectada con la salida del aparato de tratamiento de masa fundida, y presenta una admision de material de fibras dispuesta aguas arriba de la admision de masa fundida para el material de fibras, presentando el segundo aparato de extrusion al menos un aparato de desgasificacion.
Con el aparato de tratamiento de masa fundida, puede limpiarse el sustrato polimerico fundido de impurezas fijas, como por ejemplo fragmentos metalicos. Preferiblemente, el aparato de tratamiento de masa fundida comprende un aparato de filtrado, como por ejemplo un filtro rotativo y/o un filtro de embolo de flujo reversible.
Tras la limpieza en el aparato de tratamiento de masa fundida, la masa fundida polimerica se conduce a traves de un conducto de alimentacion con una bomba de masa fundida opcional en el segundo aparato de extrusion. El material de fibras se introduce aguas arriba de la masa fundida polimerica en el segundo aparato de extrusion, mediante lo cual el material de fibras se mezcla sin romperse en trozos mas pequenos con el sustrato polimerico y pueden
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mantenerse unas longitudes de fibras lo mas largas posible. Ademas, en el dispositivo segun la invencion es ventajoso que el material de fibras se agregue en primer lugar aguas abajo del aparato de tratamiento de masa fundida al sustrato polimerico fundido. En caso contrario, no sena posible una limpieza de un poUmero entrelazado con fibras.
La mezcla del sustrato polimerico y del material de fibras suministrado se desgasifica tambien en el segundo aparato de extrusion, mediante lo cual aumenta la calidad del material compuesto generado.
En el marco de la invencion, pueden emplearse o procesarse diferentes plasticos como sustratos polimericos. En particular, la invencion es adecuada para los siguientes tipos de plastico como sustratos polimericos:
- poli(tereftalato de etileno) (PET),
- polipropileno (PP),
- polietileno (PE),
- poliamida (PA),
- poliestireno (PS).
Basicamente, en el marco de la invencion pueden introducirse diversos materiales de fibras como material de relleno en el sustrato polimerico. Pueden introducirse fibras inorganicas y/u organicas, como fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras de aramida, y/o fibras naturales, por ejemplo fibras de lino, en el sustrato polimerico. Los materiales de fibras pueden suministrarse al dispositivo en forma de tejidos, telas, esteras o telas no tejidas, cintas, fibras paralelas en haces, recortes de fibras con longitudes de fibra de por ejemplo 3 mm, y/o fibras molidas con longitudes de fibra de por ejemplo 0,2 mm. Igualmente, el material de fibras puede estar compuesto por fibras cortas (con longitudes de fibra de desde 0,1 mm hasta 1 mm), por fibras largas (con longitudes de fibra de desde 1 mm hasta 50 mm), por fibras continuas (con longitudes de fibra de mas de 50 mm) o por combinaciones de las mismas. Para ello, las fibras pueden estar entrelazadas meramente o ya con sustratos. Por consiguiente, pueden usarse por ejemplo tambien residuos de plastico reforzado con fibras como material de fibras en el marco de la invencion.
En particular, con la invencion pueden procesarse tambien telas no tejidas de fibra de vidrio como material de fibras. Como ya se describe en el documento DE 195 03 632 C1, las telas no tejidas de fibra de vidrio contienen acetato y tambien acrilato, que repercuten positivamente en el material compuesto producido. Estos componentes contenidos en la tela no tejida de fibra de vidrio producen adicionalmente para la fibra de vidrio una modificacion de propiedades resultante positiva del material compuesto producido en cuanto a compatibilidad, mejora de la rigidez, aumento del alargamiento de rotura y/o aumento de la resistencia al choque.
En el dispositivo segun la invencion es especialmente ventajoso que tanto en el caso del sustrato polimerico, como en el caso del material de fibras agregado pueden emplearse altas proporciones de material de reciclaje, por lo que, con el dispositivo segun la invencion, puede producirse un material compuesto que respeta especialmente los recursos. Con el dispositivo segun la invencion pueden procesarse sustratos polimericos con proporciones hasta inclusive el 100% de residuo de polfmero de reciclaje o materiales de fibras con proporciones hasta inclusive el 100% de residuo de fibra de reciclaje.
Ademas, el dispositivo segun la invencion es adecuado tanto para la produccion de granulados como para la extrusion directa de material compuesto.
Ademas, en el marco de la invencion es posible someter el sustrato polimerico como material de salida antes del suministro al primer aparato de extrusion dado el caso todavfa a etapas de tratamiento adicionales. Por ejemplo, para ello pueden estar intercalados al menos un aglomerador y/o al menos un compactador de corte y/o al menos un reactor SSP (SSP es la abreviatura de policondensacion en estado solido), en el que el material de salida se somete a un tratamiento termico en vacfo, para el tratamiento previo del sustrato polimerico del primer aparato de extrusion.
Para el aumento de la calidad del material compuesto producido pueden preverse segun la invencion varios aparatos de desgasificacion, comprendiendo el segundo aparato de extrusion un primer aparato de desgasificacion en una seccion longitudinal, que esta dispuesta aguas abajo de la admision de masa fundida. El primer aparato de desgasificacion desgasifica el sustrato polimerico fundido durante su mezcla con el material de fibras. Adicionalmente, aguas abajo del primer aparato de desgasificacion puede estar previsto un segundo aparato de desgasificacion, que esta dispuesto preferiblemente en una posicion que se encuentra en una zona del extrusor que esta definida por una relacion de la longitud de un tornillo sin fin del segundo extrusor con respecto al diametro del tornillo sin fin de 15 a 20, medida por el primer aparato de desgasificacion aguas arriba. Este segundo aparato de desgasificacion desgasifica la mezcla del sustrato polimerico y del material de fibras antes de su descarga del segundo aparato extrusor y se emplea en particular en el caso de materiales de salida fuertemente impuros. En caso necesario, pueden preverse, en particular en el caso de materiales de salida en especial fuertemente impuros o higroscopicos, aparatos de desgasificacion adicionales. En una forma de realizacion de la invencion, el primer aparato de extrusion presenta tambien un aparato de desgasificacion, con el que el sustrato polimerico ya se
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desgasifica durante la fusion en el primer aparato de extrusion, mediante lo cual se simplifica el tratamiento adicional de la masa fundida polimerica, en particular durante la limpieza en el aparato de tratamiento de masa fundida.
El segundo aparato de extrusion esta equipado preferiblemente con un accionamiento propio y puede estar realizado a modo de ejemplo tanto como extrusor con un tornillo sin fin como tambien como extrusor con dos tornillos sin fin con tornillos sin fin de extrusor que rotan en el mismo sentido o en sentidos contrarios, que se alimentan de manera paralela o conica.
En una variante de realizacion ventajosa adicional de la invencion, un dispositivo comprende ademas un sistema de carga forzada, con el que puede suministrarse el material de fibras al segundo aparato de extrusion. Para poder garantizar una adicion dosificada optima del material de fibras, esta puede tener lugar a traves de una denominada alimentacion de fuerza (en ingles: force feeding). Por ejemplo, el sistema de carga forzada puede comprender uno o varios tornillos sin fin dobles, con cuya ayuda el material de fibras puede suministrarse de manera uniforme al segundo aparato de extrusion.
De manera especialmente ventajosa, el sistema de carga forzada comprende, en el caso de un dispositivo segun la invencion, un aparato de rotura de puentes y/o un aparato de trituracion de fibras y/o un aparato de secado. En particular, en el caso del empleo de residuos de fibras de reciclaje, no puede garantizarse ninguna longitud unitaria de las fibras suministradas. Debido a las diferentes longitudes de fibra, este material tiende especialmente a unas formaciones de puentes indeseables en la zona de la adicion dosificada. El aparato de rotura de puentes sirve para impedir una formacion de puentes del material de fibras anadido de manera dosificada y por consiguiente fallos de funcionamiento. Tambien puede ser conveniente disenar, en la seccion longitudinal aguas arriba del segundo aparato de extrusion, al que se suministra el material de fibras, la geometna o profundidad del husillo del extrusor de manera diferente de las restantes secciones longitudinales del segundo aparato de extrusion, para poder garantizar un suministro optimo del material de fibras.
Ademas, puede ser necesario que, antes del suministro del material de fibras, este todavfa tenga que tratarse. Para ello el dispositivo puede comprender aparatos de tratamiento adicionales como por ejemplo dispositivos de trituracion y/o aparatos de secado.
Los dispositivos de trituracion como por ejemplo molinos, guillotinas o similares son ventajosos especialmente en el caso del empleo de residuos de fibra de reciclaje como esteras de fibras, telas no tejidas de fibras, tejidos o en el caso de plasticos reforzados con fibras, como estos que se producen como residuo por ejemplo en la produccion de ruedas eolicas en mayores cantidades. Un secado previo del material de fibras es ventajoso en particular en el caso de materiales higroscopicos o en el caso de materiales de fibras humedos.
En una variante de realizacion especialmente robusta de la invencion, en el caso de un dispositivo, el sistema de carga forzada esta dotado de proteccion frente al desgaste. Pueden implementarse realizaciones con proteccion frente al desgaste del sistema de carga forzada empleando aceros tratados de manera pulvimetalurgica y/o previendo superficies endurecidas, blindadas y/o comprimidas isostaticamente a temperaturas elevadas, con las que se equipa el sistema de carga forzada al menos en secciones de superficie especialmente neuralgicas o del mismo modo en su totalidad.
Ventajosamente, en el caso de un dispositivo segun la invencion el sistema de carga forzada esta equipado con un control de caudal, pudiendo determinarse un caudal real del material de fibras suministrado por medio de un aparato de reconocimiento de caudal y comparando el control de caudal el caudal real con un caudal teorico elegible y regulando el caudal de material del sistema de carga forzada de modo que la desviacion del caudal real con respecto al caudal teorico sea minima. La regulacion del caudal de material puede tener lugar mediante una regulacion del regimen de carga cuando un tornillo sin fin, por ejemplo un tornillo sin fin doble, esta previsto para el transporte forzado de material.
En una realizacion ventajosa adicional de un dispositivo segun la invencion, el sistema de carga forzada esta equipado con un control de caudal, que realiza mediciones del grosor real del material compuesto y compara el grosor real medido con un grosor teorico elegible y regula el caudal de material del sistema de carga forzada de modo que la desviacion del grosor real con respecto al grosor teorico sea minima.
En un perfeccionamiento conveniente de la invencion, un mezclador de masa fundida dinamico esta dispuesto en el extremo aguas abajo del segundo aparato de extrusion, con el que puede ajustarse una medida de intersticio. Por consiguiente, mediante el mezclador de masa fundida dinamico tiene lugar ventajosamente un alargamiento del segundo aparato de extrusion directamente antes de una cabeza de granulacion posterior de un aparato de granulacion posterior aguas abajo. Seleccionando una medida de intersticio en el mezclador de masa fundida dinamico puede ajustarse una longitud de fibras maxima del material de fibras.
En una realizacion adicional de la invencion, antes del suministro de la mezcla de un sustrato polimerico limpio fundido y material de fibras a una unidad de granulacion u otro dispositivo de descarga esta prevista una unidad de filtracion de seguridad, siendo las aberturas de esta unidad de filtracion mas pequenas que las perforaciones de una tobera de granulacion dispuesta a continuacion u otras aberturas de descarga. No obstante, las aberturas de la unidad de filtracion de seguridad debenan de ser de al menos 0,5 mm, con lo que las fibras anadidas no se filtran de
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la mezcla. Mediante esta unidad de filtracion de seguridad se filtran pellas, que proceden del procesamiento de material de fibras de reciclaje o se forman durante el procesamiento en el extrusor, de la mezcla de polfmero y fibras y aumentan por consiguiente la estabilidad de la produccion.
Los objetivos segun la invencion mencionados anteriormente se alcanzan ademas con un procedimiento para la produccion de un material compuesto polimerico relleno, que contiene un sustrato polimerico y un material de fibras como material de relleno, conteniendo el sustrato polimerico preferiblemente una alta proporcion de residuo de polfmero de reciclaje (3), que presenta las etapas siguientes:
- introducir el sustrato polimerico en un primer aparato de extrusion;
- fundir asf como dado el caso desgasificar el sustrato polimerico en el primer aparato de extrusion;
- limpiar el sustrato polimerico fundido por medio de un aparato de tratamiento de masa fundida, que comprende preferiblemente un aparato de filtrado;
- suministrar el sustrato polimerico limpio fundido a un segundo aparato de extrusion;
- introducir material de fibras en el segundo aparato de extrusion aguas arriba del suministro del sustrato polimerico limpio fundido;
- mezclar el material de fibras y el sustrato polimerico limpio fundido en el segundo aparato de extrusion;
- desgasificar la mezcla del sustrato polimerico limpio fundido y del material de fibras en el segundo aparato de extrusion.
Las ventajas mencionadas anteriormente del dispositivo segun la invencion se aplican de manera analoga tambien para el procedimiento de produccion segun la invencion.
Convenientemente, durante el procedimiento segun la invencion se desgasifica en el segundo aparato de extrusion el material de fibras suministrado aguas arriba del suministro del sustrato polimerico limpio fundido y/o se desgasifica la mezcla del sustrato polimerico limpio fundido y del material de fibras.
En una variante de procedimiento ventajosa adicional, el material de fibras se suministra con un sistema de carga forzada al segundo aparato de extrusion, estando equipado el sistema de carga forzada dado el caso con un control de caudal. El control de caudal puede determinar un caudal real del sustrato polimerico limpio fundido, comparar el caudal real con un caudal teorico elegible y regular el caudal de material del sistema de carga forzada de modo que la desviacion del caudal real con respecto al caudal teorico sea minima. Alternativamente o de manera complementaria el control de caudal puede realizar mediciones del grosor real del material compuesto, comparar el grosor real medido con un grosor teorico elegible y regular el caudal de material del sistema de carga forzada de modo que la desviacion del grosor real con respecto al grosor teorico sea minima.
Equipando el sistema de carga forzada con un control de caudal se garantiza que la cantidad del material de fibras suministrado tambien en el caso de un peso aparente desconocido del material de fibras se realiza en cada caso de manera correspondiente a una formulacion predeterminada. Detalles, caractensticas y ventajas adicionales de la invencion se desprenden de la siguiente explicacion de un ejemplo de realizacion representado esquematicamente en los dibujos. Los dibujos muestran:
- la figura 1 en un diagrama de flujo de procedimiento un dispositivo segun la invencion para la produccion de un material compuesto, que contiene un sustrato polimerico relleno con un material de fibras;
- la figura 2 una variante de realizacion adicional.
La figura 1 ilustra un dispositivo 1 segun la invencion para la produccion de un material compuesto 7 a partir de un sustrato polimerico 4 y un material de fibras 5. Para ello, se usa como material de salida un sustrato polimerico 2, en particular con una alta proporcion de residuo de polfmero de reciclaje 3, que se mezcla tras un tratamiento o limpieza correspondiente como sustrato polimerico limpio 4 con el material de fibras 5 para conseguir una mezcla 6.
El dispositivo 1 comprende un primer aparato de extrusion 10 con una admision 11 para el sustrato polimerico 2, que se funde en el primer aparato de extrusion 10, y un escape 12 para el sustrato polimerico fundido 2. El escape 12 esta conectado con la entrada 41 de un aparato de tratamiento de masa fundida 40, en el que se limpia el sustrato polimerico fundido 2. El aparato de tratamiento de masa fundida 40 comprende en esta forma de realizacion un aparato de filtrado 45, pudiendo usarse a modo de ejemplo un filtro de embolo de flujo reversible 46 (vease la figura 2) y/o un filtro rotativo continuo 47 como aparato de filtrado 45. La salida 42 del aparato de tratamiento de masa fundida 40 esta conectada (directamente o a traves de un conducto) con una admision de masa fundida 26 de un segundo aparato de extrusion 20. Aguas arriba de la admision de masa fundida 26 esta prevista en el segundo aparato de extrusion 20 una admision de material de fibras 27 para el material de fibras 5. El segundo aparato de extrusion 20 presenta un primer aparato de desgasificacion 31 en una seccion longitudinal 22 del segundo aparato de extrusion, que esta dispuesta aguas abajo de la admision de masa fundida 26. En la seccion longitudinal 22
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aguas abajo se mezclan el sustrato polimerico 2 y el material de fibras 5 entre sf para conseguir la mezcla 6 del material compuesto 7. El material compuesto 7 se descarga en el extremo 25 aguas abajo del segundo aparato de extrusion 20 y dado el caso puede procesarse adicionalmente.
En la variante de realizacion en la figura 2 esta previsto con el segundo aparato de extrusion 20 aguas abajo del primer aparato de desgasificacion 31 todavfa un segundo aparato de desgasificacion 32, que se encuentra en una zona del extrusor, que esta definida por una relacion de la longitud L del tornillo sin fin 24 del segundo aparato de extrusion 20 con respecto al diametro del tornillo sin fin 24 de 15 a 20, medida por el primer aparato de desgasificacion 31. De este modo, pueden procesarse tambien especialmente residuos de reciclaje impuros. Los aparatos de desgasificacion 31, 32 estan realizados en este caso en esencia de manera constructivamente identica.
Con el primer aparato de extrusion 10 tambien esta previsto un aparato de desgasificacion 30 aguas arriba antes de un aparato de tratamiento de masa fundida 40 posterior.
El sustrato polimerico 2 con una alta proporcion de residuo de polfmero 3, que comprende residuos de produccion y/o consumo, se suministra en el sentido de la flecha desde un deposito de reserva 8 a la admision 11 del primer aparato de extrusion 10, en el que se funde el sustrato polimerico 2. Tras la limpieza en el aparato de filtrado 45 se conduce la masa fundida polimerica 4, es decir el sustrato polimerico 2 ya limpio asf como fundido, a continuacion al segundo aparato de extrusion 20. En caso necesario, estan previstas para ello una o varias bombas de masa fundida P en el conducto de alimentacion hacia el segundo aparato de extrusion 20, tal como se representa esquematicamente en la figura 2. La introduccion del material de fibras 5 en el segundo aparato de extrusion 20 tiene lugar en la seccion longitudinal 21 aguas arriba del segundo aparato de extrusion 20 aguas arriba de la admision de masa fundida 26, a traves de la cual se introduce la masa fundida polimerica 4 en el segundo aparato de extrusion 20. En la seccion longitudinal 22 aguas abajo del segundo aparato de extrusion 20 se mezclan la masa fundida polimerica 4 y el material de fibras 5 para conseguir la mezcla 6 y se desgasifica por medio de los aparatos de desgasificacion 31, 32. La introduccion del material de fibras 5 en el segundo aparato de extrusion 20 tiene la ventaja de que las fibras no se transportan a traves del primer aparato de extrusion 10 y a este respecto se rompen en trozos todavfa mas pequenos o se acortan adicionalmente.
Los dos aparatos de extrusion 10 o 20 presentan en este caso respectivamente accionamientos de motor M independientes entre sf.
Una unidad de dosificacion 50 sirve para poder anadir de manera dosificada y precisa el material de fibras 5 de manera correspondiente a una formulacion elegible o predeterminada del segundo aparato de extrusion 20. Para ello, esta previsto un sistema de carga forzada 55, que comprende en este caso un aparato de rotura de puentes 56, un aparato de trituracion de fibras 57 asf como un aparato de secado 58, para impedir posibles bloqueos o interrupciones en el funcionamiento como consecuencia de un material de fibras 5 mal dosificado.
Ademas, esta previsto un control de caudal 60, determinandose en este caso con un aparato de reconocimiento de caudal un caudal real del sustrato polimerico limpio fundido 4 y realizando el control de caudal 60 una comparacion del caudal real con un caudal teorico elegible y regulando de manera correspondiente un regimen de carga del sistema de carga forzada 55.
Ademas, en el extremo 25 aguas abajo del segundo aparato de extrusion 20 esta previsto un mezclador de masa fundida dinamico 70, mediante lo cual se consigue un alargamiento del segundo aparato de extrusion 20 directamente antes de una cabeza de granulacion de un aparato de granulacion 80 posterior. Ajustando una medida de intersticio 71 en el mezclador de masa fundida dinamico 70 puede determinarse una longitud de fibras maxima del material de fibras 5.
El dispositivo 1 descrito y el procedimiento de produccion que puede realizarse con el mismo son adecuados tanto para la extrusion directa de material compuesto 7 como para la produccion de material compuesto 7 en forma granulada. Para ello pueden emplearse alternativamente al aparato de granulacion 80, por ejemplo en una granulacion por anillo de agua mostrada en este caso, tambien un aparato de granulacion de cordones 85, que esta preferiblemente automatizado.
Ademas es posible, como ya se explica anteriormente, someter el sustrato polimerico 2 como material de salida antes del suministro al primer aparato de extrusion 10 en caso necesario todavfa a etapas de tratamiento adicionales y tratarlo para ello por ejemplo en un aglomerador, un compactador de corte y/o un reactor SSP. Estos modulos adicionales no se representan de manera explfcita en las imagenes.
Igualmente, el material de fibras 5 puede someterse, por medio del aparato de rotura de puentes 56, del aparato de trituracion de fibras 57 y/o del aparato de secado 58, antes del suministro al segundo aparato de extrusion 20 en caso necesario a etapas de tratamiento adicionales y por ejemplo secarse y/o triturarse adicionalmente.
Lista de los numeros de referencia usados:
1 dispositivo
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2 sustrato polimerico
3 residuo de poKmero de reciclaje
4 masa fundida polimerica a partir de un sustrato polimerico limpio
5 material de fibras
5a material de fibras de reciclaje
6 mezcla de sustrato polimerico y material de fibras
7 material compuesto
8 deposito de reserva
10 primer aparato de extrusion
11 admision del primer aparato de extrusion
12 escape del primer aparato de extrusion
20 segundo aparato de extrusion
21 seccion longitudinal aguas arriba del segundo aparato de extrusion
22 seccion longitudinal aguas abajo del segundo aparato de extrusion
23 posicion de un aparato de desgasificacion
24 tornillo sin fin de extrusor
25 extremo aguas abajo del segundo aparato de extrusion
26 admision de masa fundida
27 admision de material de fibras
28 escape de material compuesto
30 aparato de desgasificacion (o 31, 32)
40 aparato de tratamiento de masa fundida
41 entrada del aparato de tratamiento de masa fundida
42 salida del aparato de tratamiento de masa fundida
45 aparato de filtrado
46 filtro de embolo de flujo reversible
47 filtro rotativo continuo 50 unidad de dosificacion
55 sistema de carga forzada
56 aparato de rotura de puentes
57 aparato de trituracion de fibras
58 aparato de secado 60 control de caudal
70 mezclador de masa fundida
71 medida de intersticio 80 aparato de granulacion
85 aparato de granulacion de cordones
90 unidad de filtracion de seguridad L longitud del husillo del extrusor24 D diametro del husillo del extrusor 24 M accionamiento de motor 5 P bomba de masa fundida
Claims (9)
10
15
2.
3.
20
4. 25
5.
6.
30
7.
35 8.
40 9.
45 10.
11.
50
12.
REIVINDICACIONES
Dispositivo (1) para la produccion de un material compuesto polimerico relleno (7), que contiene un sustrato polimerico (2) y un material de fibras (5) como material de relleno, conteniendo el sustrato polimerico (2) o el material de fibras (5) preferiblemente una alta proporcion de residuo de polfmero de reciclaje (3) o material de fibras de reciclaje (5a), que comprende un primer aparato de extrusion (10) para fundir el sustrato polimerico (2) con una admision (11) para el sustrato polimerico (2) y un escape (12) para el sustrato polimerico fundido (2), asf como un segundo aparato de extrusion (20), presentando el segundo aparato de extrusion (20) al menos un aparato de desgasificacion (31, 32), caracterizado porque el dispositivo comprende un aparato de tratamiento de masa fundida (40) para la limpieza del sustrato polimerico fundido (2), presentando el aparato de tratamiento de masa fundida (40) una entrada (41), que esta conectada con la salida (12) del primer aparato de extrusion (10), y una salida (42) para el sustrato polimerico limpio (4), y porque el segundo aparato de extrusion (20) presenta una admision de masa fundida (26), que esta conectada con la salida (42) del aparato de tratamiento de masa fundida (40), y presenta una admision de material de fibras (27) dispuesta aguas arriba de la admision de masa fundida (26) para el material de fibras (5).
Dispositivo (1) segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el aparato de tratamiento de masa fundida (40) comprende un aparato de filtrado (45).
Dispositivo (1) segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado porque el segundo aparato de extrusion (20) presenta aguas abajo de un primer aparato de desgasificacion (31) un segundo aparato de desgasificacion (32), que esta dispuesto preferiblemente en una posicion (23) que se encuentra en una zona del extrusor que esta definida por una relacion de la longitud (L) de un tornillo sin fin (24) del segundo aparato de extrusion (20) con respecto al diametro (D) del tornillo sin fin (24) de 15 a 20, medida por el primer aparato de desgasificacion (31).
Dispositivo (1) segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el primer aparato de extrusion (10) presenta un aparato de desgasificacion (30).
Dispositivo (1) segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por un sistema de carga forzada (55) para el suministro del material de fibras (5) a la admision de material de fibras (27) del segundo aparato de extrusion (20).
Dispositivo (1) segun la reivindicacion 5, caracterizado porque el sistema de carga forzada (55) comprende un aparato de rotura de puentes (56) y/o un aparato de trituracion de fibras (57) y/o un aparato de secado (58).
Dispositivo (1) segun la reivindicacion 5 o 6, caracterizado porque el sistema de carga forzada (55) esta dotado de proteccion frente al desgaste usando aceros pulvimetalurgicos y/o superficies endurecidas, blindadas o comprimidas isostaticamente a temperaturas elevadas.
Dispositivo (1) segun una de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque el sistema de carga forzada (55) esta equipado con un control de caudal (60), pudiendo determinarse un caudal real del sustrato polimerico limpio fundido (4) por medio de un aparato de reconocimiento de caudal y comparando el control de caudal (60) el caudal real con un caudal teorico elegible y regulando el caudal de material del sistema de carga forzada (55) de modo que la desviacion del caudal real con respecto al caudal teorico sea minima.
Dispositivo (1) segun una de las reivindicaciones 5 a 8, caracterizado porque el sistema de carga forzada (55) esta equipado con un control de caudal (60), que realiza mediciones del grosor real del material compuesto (7) y compara el grosor real medido con un grosor teorico elegible y regula el caudal de material del sistema de carga forzada (55) de modo que la desviacion del grosor real con respecto al grosor teorico sea minima.
Dispositivo (1) segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por un mezclador de masa fundida dinamico (70), que esta dispuesto en el extremo aguas abajo (25) del segundo aparato de extrusion (20), por medio del cual puede ajustarse una medida de intersticio (71).
Dispositivo (1) segun la reivindicacion 10, caracterizado porque se ajusta una longitud de fibras maxima del material de fibras (5) por medio de la seleccion de la medida de intersticio (71) en el mezclador de masa fundida dinamico (70).
Dispositivo (1) segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque antes del suministro de la mezcla de un sustrato polimerico limpio fundido y material de fibras a una unidad de granulacion u otro dispositivo de descarga esta prevista una unidad de filtracion de seguridad (90), presentando la unidad de filtracion aberturas, que por un lado son mas pequenas que las perforaciones de una tobera de granulacion dispuesta a continuacion u otras aberturas de descarga, siendo no obstante por otro lado de al menos 0,5 mm.
5
10
15
20
25
30
Procedimiento para la produccion de un material compuesto polimerico relleno (7), que contiene un sustrato polimerico (2) y un material de fibras (5) como material de relleno, conteniendo el sustrato polimerico (2) preferiblemente una alta proporcion de residuo de polfmero de reciclaje (3) y comprendiendo el procedimiento las etapas siguientes:
- introducir el sustrato polimerico (2) in un primer aparato de extrusion (10);
- fundir asf como dado el caso desgasificar (30) el sustrato polimerico (2) en el primer aparato de extrusion (10); caracterizado por
- limpiar el sustrato polimerico fundido (2) por medio de un aparato de tratamiento de masa fundida (40), que comprende preferiblemente un aparato de filtrado (41);
- suministrar el sustrato polimerico limpio fundido (4) a un segundo aparato de extrusion (20);
- introducir material de fibras (5) en el segundo aparato de extrusion (20) aguas arriba del suministro del sustrato polimerico limpio fundido (4);
- mezclar el material de fibras (5) y el sustrato polimerico limpio fundido (4) en el segundo aparato de extrusion (20);
- desgasificar (30) la mezcla (6) del sustrato polimerico limpio fundido (4) y del material de fibras (5) en el segundo aparato de extrusion (20).
Procedimiento segun la reivindicacion 13, caracterizado porque en el segundo aparato de extrusion (20)
- se desgasifica (31) el material de fibras suministrado (5) aguas arriba del suministro del sustrato polimerico limpio fundido (4) y/o
- se desgasifica (32) la mezcla (6) del sustrato polimerico limpio fundido (4) y del material de fibras (5).
Procedimiento segun la reivindicacion 13 o 14, caracterizado porque el material de fibras (5) se suministra por medio de un sistema de carga forzada (55) al segundo aparato de extrusion (20), estando equipado el sistema de carga forzada (55) dado el caso con un control de caudal (60), que
- determina un caudal real del sustrato polimerico limpio fundido (4), compara el caudal real con un caudal teorico elegible y regula el caudal de material del sistema de carga forzada (55) de modo que la desviacion del caudal real con respecto al caudal teorico sea minima; y/o
- realiza mediciones del grosor real del material compuesto (7), compara el grosor real medido con un grosor teorico elegible y regula el caudal de material del sistema de carga forzada (55) de modo que la desviacion del grosor real con respecto al grosor teorico sea minima.
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