ES2832738T3

ES2832738T3 - Procedimiento para fabricar un filamento continuo a granel

Info

Publication number: ES2832738T3
Application number: ES18188891T
Authority: ES
Inventors: Thomas Clark
Original assignee: Aladdin Manufacturing Corp
Current assignee: Aladdin Manufacturing Corp
Priority date: 2014-11-18
Filing date: 2015-11-17
Publication date: 2021-06-11
Anticipated expiration: 2035-11-17
Also published as: AU2015350080B2; EA201791091A1; AU2015350080A1; KR101829219B1; AU2018200762A1; EP3221119A1; CN107206656A; CA2968226C; EP3456502B1; PL3456502T3; KR20170066662A; EP3501785B1; MX2017005362A; EA038369B1; EP3221119B1; EP3456502A1; PL3221119T3; BR112017010469A2; EP3221119A4; EA201992031A1

Abstract

Un procedimiento para fabricar un filamento de alfombra continuo a granel, comprendiendo dicho procedimiento: (A) proporcionar una extrusora con área de superficie expandida que es una de una extrusora de múltiples tornillos giratorios (MRS), una extrusora de doble tornillo, una extrusora de múltiples tornillos o una extrusora planetaria, en el que dicha extrusora con área de superficie expandida define una entrada de extrusora con área de superficie expandida y una salida de extrusora con área de superficie expandida; (B) proporcionar un sistema de regulación de presión configurado para reducir una presión dentro de al menos una parte de dicha extrusora con área de superficie expandida por debajo de aproximadamente 12 mbar; (C) proporcionar una máquina de hilado que define una entrada de máquina de hilado, en el que dicha entrada de máquina de hilado está acoplada operativamente a dicha salida de extrusora con área de superficie expandida; (D) utilizar dicho sistema de regulación de presión para reducir dicha presión dentro de dicha al menos una parte de dicha extrusora con área de superficie expandida por debajo de aproximadamente 12 mbar; (E) hacer pasar una pluralidad de escamas que consisten esencialmente en escamas de PET a través de dicha extrusora con área de superficie expandida a través de dicha entrada de extrusora con área de superficie expandida para fundir al menos parcialmente dicha pluralidad de escamas para formar una masa fundida de polímero; (F) sustancialmente de forma inmediata después de hacer pasar dicha pluralidad de escamas a través de dicha extrusora con área de superficie expandida, utilizar dicha máquina de hilado para formar dicha masa fundida de polímero para obtener un filamento de alfombra continuo a granel, caracterizado por que dicho procedimiento comprende, además: proporcionar un cristalizador de PET; en el que el cristalizador de PET comprende un aparato de agitación, uno o varios elementos de calentamiento y uno o varios sopladores configurados para soplar aire que se ha calentado por los uno o varios elementos de calentamiento sobre las escamas a medida que las escamas pasan a través del cristalizador; y antes de hacer pasar dicha pluralidad de escamas de PET reciclado a través de dicha extrusora con área de superficie expandida, hacer pasar dicha pluralidad de escamas de PET reciclado a través de dicho cristalizador de PET para secar al menos parcialmente una superficie de dicha pluralidad de escamas de PET reciclado, en el que los uno o varios sopladores mueven aire caliente sustancialmente por un área de superficie de las escamas a medida que las escamas pasan a través del cristalizador y el aparato de agitación está configurado para revolver o agitar las escamas de PET a medida que los uno o varios sopladores soplan aire calentado por los uno o varios elementos de calentamiento a través de las escamas de PET.

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento para fabricar un filamento continuo a granel

Antecedentes

Debido a que el polímero de PET virgen puro es más caro que el polímero de PET reciclado, y debido a los beneficios ambientales asociados con el uso de polímero reciclado, sería deseable poder producir un filamento de alfombra continuo a granel a partir de polímero de PET 100% reciclado (por ejemplo, polímero de PET de botellas de PET posconsumo). El documento US 8 597 553 B1 da a conocer un procedimiento según el preámbulo de la reivindicación 1.

Sumario

La invención está definida en la reivindicación 1. En las reivindicaciones dependientes se definen formas de realización preferidas.

Breve descripción de los dibujos

Tras haber descrito varias formas de realización en términos generales, a continuación, se hará referencia a los dibujos adjuntos, que no están necesariamente a escala, y en los que:

La figura 1 muestra un flujo de proceso, según una forma de realización particular, para fabricar un filamento de alfombra continuo a granel.

La figura 2 es una vista en perspectiva de una extrusora MRS adecuada para su uso en el proceso de la figura 1. La figura 3 es una vista en sección transversal de una sección de MRS a modo de ejemplo de la extrusora MRS de la figura 2.

La figura 4 muestra un flujo de proceso que muestra el flujo de polímero a través de un sistema de extrusora MRS y filtración según una forma de realización particular.

La figura 5 es un diagrama de flujo de alto nivel de un procedimiento, según varias formas de realización, para fabricar un filamento de alfombra continuo a granel.

Descripción detallada de varias formas de realización

A continuación, se describirán varias formas de realización en más detalle. Se entenderá que la invención puede implementarse de muchas formas diferentes y que no debe interpretarse como limitada a las formas de realización expuestas en el presente documento. Más bien, estas formas de realización se proporcionan de modo que esta divulgación sea completa y exhaustiva, y transmita plenamente el alcance de la invención a los expertos en la técnica. En todo el documento, los números similares se refieren a elementos similares.

I. Visión general

A continuación, se describirán procesos nuevos para fabricar fibra a partir de polímero reciclado (por ejemplo, polímero de PET reciclado). En varias formas de realización, este proceso nuevo: (1) es más eficaz que los procesos anteriores para eliminar contaminantes y agua del polímero reciclado; y/o (2) no requiere la fusión y el enfriamiento del polímero tantas veces como en los procesos anteriores. En al menos una forma de realización, el proceso mejorado da como resultado un polímero de PET reciclado que tiene una calidad de polímero lo suficientemente alta de modo que el polímero de PET puede utilizarse para producir un filamento de alfombra continuo a granel a partir de un contenido en PET 100% reciclado (por ejemplo, 100% de PET obtenido a partir de botellas de PET utilizadas anteriormente). En formas de realización particulares, el polímero de PET reciclado tiene una viscosidad intrínseca de al menos aproximadamente 0,79 dL/g (por ejemplo, de entre aproximadamente 0,79 dL/g y aproximadamente I , 00 dL/g).

II. Discusión más detallada

En general un proceso de fabricación de BCF (filamento continuo a granel), según una forma de realización particular, puede dividirse en tres etapas: (1) preparar escamas de polímero de PET a partir de botellas posconsumo para su uso en el proceso; (2) hacer pasar las escamas a través de una extrusora que funde las escamas y purifica el polímero de PET resultante; y (3) alimentar el polímero purificado a una máquina de hilado que convierte el polímero en un filamento para su uso en la fabricación de alfombras. Estas tres etapas se describen en más detalle más abajo.

Etapa 1: preparar escamas de polímero de PET a partir de botellas posconsumo

En una forma de realización particular, la etapa de preparar escamas de polímero de PET a partir de botellas posconsumo comprende: (A) seleccionar botellas de PET posconsumo y moler las botellas para obtener escamas; (B) lavar las escamas; y (C) identificar y eliminar cualquier impureza o escama impura.

A. Seleccionar botellas de PET posconsumo y moler las botellas para obtener escamas

En formas de realización particulares, fardos de botellas de PET (u otros envases) recicladas posconsumo (por ejemplo, “de la calle”) transparentes y de colores mixtos obtenidas de diversas instalaciones de reciclaje constituyen los envases de PET posconsumo para su uso en el proceso. En otras formas de realización, la fuente de los envases de PET posconsumo pueden ser botellas “de depósito” devueltas (por ejemplo, botellas de PET cuyo precio incluye un depósito que se devuelve al cliente cuando éste devuelve la botella después de consumir su contenido). Los envases “posconsumo” o “reciclados” devueltos o de la calle pueden contener un nivel reducido de contaminantes no PET. Los contaminantes de los envases pueden incluir, por ejemplo, contaminantes poliméricos no PET (por ejemplo, PVC, PLA, PP, PE, PS, PA, etc.), metal (por ejemplo, metal ferroso y no ferroso), papel, cartón, arena, vidrio u otros materiales no deseados que pueden llegar a la recolección de PET reciclado. Los contaminantes que no son de PET pueden ser eliminados de los componentes de PET deseados, por ejemplo, a través de uno o varios de los diversos procesos que se describen más abajo.

En formas de realización particulares, se eliminan componentes más pequeños y residuos (por ejemplo, componentes y residuos con un tamaño mayor de 2 pulgadas) de las botellas enteras a través de un tamiz giratorio. En el proceso para eliminar cualquier contaminante de metal pueden incorporarse varios imanes para la eliminación de metales y sistemas de corrientes de Foucault. Pueden utilizarse equipos de clasificación óptica de infrarrojos cercanos tales como la máquina NRT Multi Sort IR de la empresa Bulk Handling Systems de Eugene, Oregón, o Spyder IR de National Recovery Technologies de Nashville, Tennessee, para eliminar cualquier contaminante polimérico suelto que pueda mezclarse con las escamas de PET (por ejemplo, PVC, PLA, PP, PE, PS y PA). Adicionalmente, pueden utilizarse equipos de clasificación de rayos X automatizados tales como la máquina VINYLCYCLE de National Recovery Technologies de Nashville, Tennessee para eliminar los contaminantes de PVC restantes.

En formas de realización particulares, se consigue una segregación binaria de los materiales transparentes de los materiales de color utilizando equipos de clasificación de color automatizados dotados de un sistema de detección de cámara (por ejemplo, una máquina Multisort ES de National Recovery Technologies de Nashville, Tennessee). En varias formas de realización, unos clasificadores manuales están estacionados en varios puntos en la línea para eliminar los contaminantes no eliminados por el clasificador y cualquier botella de color. En formas de realización particulares, el material clasificado se hace pasar por una etapa de granulación (por ejemplo, utilizando una máquina 50B Granulator de Cumberland Engineering Corporation de New Berlin, Wisconsin) para reducir el tamaño (por ejemplo, moler) las botellas hasta un tamaño de menos de media pulgada. En varias formas de realización, se eliminan las etiquetas de las botellas de la “escama sucia” resultante (por ejemplo, las escamas de PET formadas durante la etapa de granulación) a través de un sistema de separación de aire antes de entrar en el proceso de lavado.

B. Lavar las escamas

En formas de realización particulares, la “escama sucia” se mezcla entonces en una serie de tanques de lavado. Como parte del proceso de lavado, en varias formas de realización, se utiliza una separación de densidad acuosa para separar los tapones de botellas de olefina (que, por ejemplo, pueden estar presentes en la “escama sucia” como restos de botellas de PET recicladas) de las escamas de PET con mayor gravedad específica. En formas de realización particulares, se lavan las escamas en un baño cáustico caliente a aproximadamente 190 grados Fahrenheit. En formas de realización particulares, el baño cáustico se mantiene a una concentración de entre aproximadamente el 0,6% y aproximadamente el 1,2% de hidróxido de sodio. En varias formas de realización, se añaden al baño cáustico tensioactivos de jabón, así como agentes antiespumantes, por ejemplo, para aumentar adicionalmente la separación y limpieza de las escamas. A continuación, un sistema de doble enjuague elimina la solución cáustica de las escamas.

En varias formas de realización, la escama se deshidrata por centrifugación y luego se seca con aire caliente para eliminar al menos sustancialmente cualquier humedad superficial. La “escama limpia” resultante se procesa a continuación mediante un sistema de separación electrostática (por ejemplo, un separador electrostático de Carpco, Inc. de Jacksonville, Florida) y un sistema de detección de metales en escamas (por ejemplo, un sistema de clasificación de metales MSS) para eliminar adicionalmente cualquier contaminante metálico que permanezca en la escama. En formas de realización particulares, una etapa de separación por aire elimina cualquier etiqueta restante de la escama limpia. En varias formas de realización, la escama se hace pasar a continuación a través de una etapa de clasificación por color de escamas (por ejemplo, utilizando una máquina OPTIMIX de TSM Control Systems de Dundalk, Irlanda) para eliminar cualquier contaminante de color restante en la escama. En varias formas de realización, un clasificador de escamas electroóptico basado, al menos en parte, en la tecnología Raman (por ejemplo, un Powersort 200 de Unisensor Sensorsysteme GmbH de Karlsruhe, Alemania) realiza la separación final de polímeros para eliminar cualquier polímero no PET que quede en la escama. Esta etapa también puede eliminar adicionalmente cualquier contaminante metálico y de color restante.

En varias formas de realización, la combinación de estas etapas proporciona escamas de botellas de PET sustancialmente limpias (por ejemplo, limpias) que comprenden menos de aproximadamente 50 partes por millón de PVC (por ejemplo, 25 ppm de PVC) y menos de aproximadamente 15 partes por millón de metales para su uso en el proceso de extrusión posterior descrito más abajo.

c. Identificar y eliminar impurezas y escamas impuras

En formas de realización particulares, después de lavar las escamas, se alimentan por un transportador y se examinan con un sistema láser de alta velocidad 300. En varias formas de realización, los láseres particulares que constituyen el sistema láser de alta velocidad 300 están configurados para detectar la presencia de contaminantes particulares (por ejemplo, PVC o aluminio). Las escamas identificadas como que no consisten esencialmente en PET pueden soplarse del flujo principal de escamas con chorros de aire. En varias formas de realización, el nivel resultante de escamas no PET es menor de 25 ppm.

En varias formas de realización, el sistema está adaptado para garantizar que el polímero de PET que se procesa para obtener un filamento está sustancialmente libre de agua (por ejemplo, completamente libre de agua). En una forma de realización particular, las escamas se colocan en un preacondicionador durante aproximadamente 20 y aproximadamente 40 minutos (por ejemplo, aproximadamente 30 minutos) durante los cuales el preacondicionador sopla el agua de superficie de las escamas. En formas de realización particulares, dentro de las escamas queda agua intersticial. En varias formas de realización, estas escamas “húmedas” (por ejemplo, escamas que comprenden agua intersticial) pueden alimentarse entonces a una extrusora (por ejemplo, como se describe en la etapa 2 más abajo), que incluye una instalación de vacío diseñada para eliminar, entre otras cosas, el agua intersticial que sigue estando presente en las escamas tras el proceso de secado rápido descrito anteriormente.

Etapa 2: uso de un sistema de extrusión para fundir y purificar escamas de PET

En formas de realización particulares, se utiliza una extrusora para convertir las escamas húmedas descritas anteriormente en un polímero de PET reciclado fundido y para realizar una serie de procesos de purificación para preparar el polímero que se convertirá en BCF para una alfombra. Como se indicó anteriormente, en varias formas de realización, después de finalizar la etapa 1, las escamas de polímero de PET reciclado están húmedas (por ejemplo, el agua de superficie se elimina sustancialmente (por ejemplo, se elimina completamente) de las escamas, aunque queda agua intersticial en las escamas). En formas de realización particulares, estas escamas húmedas se alimentan a una extrusora de múltiples tornillos giratorios (“MRS”) 400. En otras formas de realización, las escamas húmedas se alimentan a cualquier otra extrusora adecuada (por ejemplo, una extrusora de doble tornillo, una extrusora de múltiples tornillos, una extrusora planetaria, o cualquier otro sistema de extrusión adecuado). En las figuras 2 y 3 se muestra una extrusora MRS 400 a modo de ejemplo. En la solicitud de patente publicada estadounidense 2005/0047267, titulada “Extruder for Producing Molten Plastic Materials”, que se publicó el 3 de marzo de 2005, y que de este modo se incorpora como referencia al presente documento, se describe un ejemplo particular de una extrusora MRS de este tipo.

Como podrá entenderse a partir de esta figura, en formas de realización particulares, la extrusora MRS incluye una primera sección de extrusora de un solo tornillo 410 para alimentar material a una sección de MRS 420 y una segunda sección de extrusora de un solo tornillo 440 para transportar material desde la sección de MRS.

En varias formas de realización, las escamas húmedas se alimentan directamente a la extrusora MRS 400 sustancialmente de forma inmediata (por ejemplo, de forma inmediata) tras la etapa de lavado descrita anteriormente (por ejemplo, sin secar las escamas o dejar que las escamas se sequen). En formas de realización particulares, un sistema que alimenta las escamas húmedas directamente a la extrusora MRS 400 sustancialmente de forma inmediata (por ejemplo, de forma inmediata) tras la etapa de lavado descrita anteriormente puede consumir aproximadamente un 20% menos de energía que un sistema que sustancialmente seque previamente por completo las escamas antes de la extrusión (por ejemplo, un sistema que seca previamente las escamas haciendo pasar aire caliente sobre las escamas húmedas durante un periodo de tiempo prolongado). En varias formas de realización, un sistema que alimenta las escamas húmedas directamente a la extrusora MRS 400 sustancialmente de forma inmediata (por ejemplo, de forma inmediata) tras la etapa de lavado descrita anteriormente evita el tener que esperar un periodo de tiempo (por ejemplo, hasta ocho horas) generalmente necesario para secar completamente las escamas (por ejemplo, eliminar todo el agua de superficie e intersticial de las escamas).

La figura 4 muestra un flujo de proceso que ilustra los diversos procesos realizados por la extrusora MRS 400 en una forma de realización particular. En la forma de realización mostrada en esta figura, las escamas húmedas se alimentan en primer lugar a través de la primera sección de extrusora de un solo tornillo 410 de la extrusora MRS que, por ejemplo, puede generar calor suficiente (por ejemplo, mediante cizallamiento) para fundir al menos sustancialmente (por ejemplo, fundir) las escamas húmedas.

A continuación, en varias formas de realización, se alimenta la masa fundida de polímero resultante (por ejemplo, que comprende las escamas fundidas) a la sección de MRS 420 de la extrusora, donde la extrusora separa el flujo fundido en una pluralidad de flujos diferentes (por ejemplo, 4, 6, 8, o más flujos) a través de una pluralidad de cámaras abiertas. La figura 3 muestra una vista detallada en corte transversal de una sección de MRS 420 según una forma de realización particular. En formas de realización particulares, como la forma de realización mostrada en esta figura, la sección de MRS 420 separa el flujo fundido en ocho flujos diferentes, que posteriormente se alimentan a través de ocho tornillos satélite 425A-H. Como puede entenderse por la figura 2, en formas de realización particulares, estos tornillos satélite son sustancialmente paralelos (por ejemplo, paralelos) entre sí y a un eje de tornillo primario de la máquina MRS 400.

En la sección de MRS 420, en varias formas de realización, los tornillos satélite 425A-H pueden, por ejemplo, girar más rápido que (por ejemplo, aproximadamente cuatro veces más rápido que) en los sistemas anteriores. Como se muestra en la figura 3, en formas de realización particulares: (1) los tornillos satélite 425A-H están dispuestos dentro de un tambor de un solo tornillo 428 que está montado para girar sobre su eje central; y (2) los tornillos satélite 425A-H están configurados para girar en un sentido opuesto al sentido en el que gira el tambor de un solo tornillo 428. En diversas otras formas de realización, los tornillos satélite 425A-H y el tambor de un solo tornillo 428 giran en el mismo sentido. En formas de realización particulares, el giro de los tornillos satélite 425A-H se acciona mediante una corona dentada. Además, en varias formas de realización, el tambor de un solo tornillo 428 gira aproximadamente cuatro veces más rápido que cada tornillo satélite individual 425A-H. En determinadas formas de realización, los tornillos satélite 425A-H giran sustancialmente a velocidades similares (por ejemplo, la misma velocidad).

En varias formas de realización, como puede entenderse por la figura 4, los tornillos satélite 425A-H están alojados dentro de respectivos barriles de extrusora que, por ejemplo, pueden estar abiertos aproximadamente en un 30% hacia la cámara externa de la sección de MRS 420. En formas de realización particulares, el giro de los tornillos satélite 425A-H y del tambor de un solo tornillo 428 aumenta el intercambio de superficie de la masa fundida de polímero (por ejemplo, expone más área de superficie del polímero fundido hacia la cámara abierta que en los sistemas anteriores). En varias formas de realización, la sección de MRS 420 crea un área de superficie de fusión que, por ejemplo, es entre aproximadamente veinte y aproximadamente treinta veces más grande que el área de superficie de fusión creada por una extrusora de doble tornillo de giro conjunto. En una forma de realización particular, la sección de MRS 420 crea un área de superficie de fusión que, por ejemplo, es aproximadamente veinticinco veces más grande que el área de superficie de fusión creada por una extrusora de doble tornillo de giro conjunto.

En varias formas de realización, la sección de MRS 420 de la extrusora MRS está dotada de una bomba de vacío 430 que está unida a una parte de unión de vacío 422 de la sección de MRS 420 de modo que la bomba de vacío 430 está en comunicación con el interior de la sección de MRS a través de una abertura 424 adecuada en el alojamiento de la sección de MRS. En otras formas de realización más, la sección de MRS 420 está dotada de una serie de bombas de vacío. En formas de realización particulares, la bomba de vacío 430 está configurada para reducir la presión en el interior de la sección de MRS 420 hasta una presión entre aproximadamente 0,5 milibares y aproximadamente 5 milibares. En formas de realización particulares, la bomba de vacío 430 está configurada para reducir la presión en la sección de MRS 420 hasta menos de aproximadamente 1,5 milibares (por ejemplo, aproximadamente 1 milibar o menos). El vacío de baja presión creado por la bomba de vacío 430 en la sección de MRS 420 puede eliminar, por ejemplo: (1) materia orgánica volátil presente en el polímero fundido a medida que el polímero fundido pasa a través de la sección de MRS 420; y/o (2) al menos una parte de cualquier agua intersticial presente en las escamas húmedas cuando las escamas húmedas entraron en la extrusora MRS 400. En varias formas de realización, el vacío de baja presión elimina sustancialmente todo (por ejemplo, todo) el agua y los contaminantes del flujo de polímero.

En un ejemplo particular, la bomba de vacío 430 comprende tres bombas de vacío de lóbulos mecánicas (por ejemplo, dispuestas en serie) para reducir la presión en la cámara hasta un nivel adecuado (por ejemplo, hasta una presión de aproximadamente 1,0 milibar). En otras formas de realización, en lugar de la disposición de tres bombas de vacío de lóbulos mecánicas comentada anteriormente, la bomba de vacío 430 incluye una bomba de vacío de chorro montada en la extrusora MRS. En varias formas de realización, la bomba de vacío de chorro está configurada para alcanzar aproximadamente 1 milibar de presión en el interior de la sección de MRS 420 y aproximadamente los mismos resultados descritos anteriormente con respecto a una viscosidad intrínseca resultante de la masa fundida de polímero. En varias formas de realización, el uso de una bomba de vacío de chorro puede resultar ventajoso porque las bombas de vacío de chorro se alimentan con vapor y por tanto, se autolimpian sustancialmente (por ejemplo, se autolimpian), reduciendo así el mantenimiento requerido en comparación con las bombas de lóbulos mecánicas (que, por ejemplo, pueden requerir una limpieza repetida debido a los componentes volátiles procedentes de y que se condensan en los lóbulos de la bomba). En una forma de realización particular, la bomba de vacío 430 es una bomba de vacío de chorro fabricada por Arpuma GmbH de Bergheim, Alemania.

En formas de realización particulares, después de que el polímero fundido se haga pasar a través de la sección de MRS de múltiples flujos 420, se recombinan los flujos de polímero fundido y fluyen al interior de la segunda sección de un solo tornillo 440 de la extrusora MRS. En varias formas de realización, el único flujo de polímero fundido se hace pasar a continuación a través de un sistema de filtración 450 que incluye al menos un filtro. En una forma de realización particular, el sistema de filtración 450 incluye dos niveles de filtración (por ejemplo, un filtro de pantalla de 40 micras seguido de un filtro de pantalla de 25 micras). Aunque, en varias formas de realización, el agua y las impurezas orgánicas volátiles se eliminan durante el proceso de vacío como se comentó anteriormente, en la masa fundida de polímero pueden quedar partículas contaminantes tales como, por ejemplo, partículas de aluminio, arena, suciedad y otros contaminantes. Por tanto, esta etapa de filtración puede ser ventajosa para eliminar partículas contaminantes (por ejemplo, partículas contaminantes no eliminadas en la sección de MRS 420).

En formas de realización particulares, se utiliza un sensor de viscosidad 460 (véase la figura 4) para detectar la viscosidad de fusión del flujo de polímero fundido tras su paso a través del sistema de filtración 450. En varias formas de realización, el sensor de viscosidad 460, mide la viscosidad de fusión del flujo, por ejemplo, midiendo la caída de presión del flujo por un área conocida. En formas de realización particulares, en respuesta a la medición de una viscosidad intrínseca del flujo que está por debajo de un nivel predeterminado (por ejemplo, por debajo de aproximadamente 0,8 g/dL), el sistema puede: (1) desechar la parte del flujo con baja viscosidad intrínseca; y/o (2) reducir la presión en la sección de MRS 420 con el fin de alcanzar una mayor viscosidad intrínseca en la masa fundida de polímero. En formas de realización particulares, la disminución de la presión en la sección de MRS 420 se ejecuta de una manera sustancialmente automatizada (por ejemplo, automáticamente) utilizando el sensor de viscosidad en un bucle de control de realimentación controlado por ordenador con la sección de vacío 430.

En formas de realización particulares, la eliminación del agua y los contaminantes del polímero mejora la viscosidad intrínseca del polímero de PET reciclado permitiendo la reconexión de las cadenas de polímeros en el polímero y la extensión de la longitud de cadena. En formas de realización particulares, tras su paso a través de la sección de MRS 420 con su bomba de vacío 430 unida, la masa fundida de polímero reciclado tiene una viscosidad intrínseca de al menos aproximadamente 0,79 dL/g (por ejemplo, de entre aproximadamente 0,79 dL/g y aproximadamente 1,00 dL/g). En formas de realización particulares, el paso a través de la sección de MRS 420 de baja presión purifica la masa fundida de polímero reciclado (por ejemplo, eliminando los contaminantes y el agua intersticial) y hace que el polímero reciclado sea sustancialmente similar de forma estructural a (por ejemplo, estructuralmente igual que) un polímero de PET virgen puro. En formas de realización particulares, el agua eliminada por el vacío incluye tanto agua del agua de lavado utilizada para limpiar las botellas de PET recicladas como se describió anteriormente, como de agua sin reaccionar generada por la fusión del polímero de PET en el calentador de un solo tornillo 410 (por ejemplo, agua intersticial). En formas de realización particulares, la mayor parte del agua presente en el polímero es agua de lavado, aunque cierto porcentaje puede ser agua sin reaccionar.

En formas de realización particulares, el polímero resultante es un polímero de PET reciclado (por ejemplo, obtenido en un 100% de productos de PET posconsumo, tales como botellas o envases de PET) que tiene una calidad de polímero adecuada para su uso en la producción de un filamento de alfombra de PET utilizando sustancialmente solo (por ejemplo, solo) PET de productos de PET reciclados.

Etapa 3: polímero de PET purificado alimentado a una máquina de hilado para convertirse en hilo de alfombra

En formas de realización particulares, después de que el polímero de PET reciclado se haya extrudido y purificado por el proceso de extrusión descrito anteriormente, se alimenta el polímero de PET reciclado fundido resultante directamente a una máquina de BCF (o “hilado”) 500 que está configurada para convertir el polímero fundido en un filamento continuo a granel. Por ejemplo, en varias formas de realización, la salida de la extrusora MRS 400 está conectada sustancialmente de forma directa (por ejemplo, de forma directa) a la entrada de la máquina de hilado 500 de modo que el polímero fundido procedente de la extrusora se alimenta de forma directa a la máquina de hilado 500. Este proceso puede ser ventajoso porque, en determinadas formas de realización, puede ser que el polímero fundido no tenga que enfriarse en bolitas tras la extrusión (como sería necesario si el polímero reciclado se mezclara con un polímero de PET virgen). En formas de realización particulares, no enfriar el polímero fundido reciclado para formar bolitas sirve para evitar una escisión de cadena potencial en el polímero que podría reducir la viscosidad intrínseca del polímero.

En formas de realización particulares, la máquina de hilado 500 extrude el polímero fundido a través de orificios pequeños en una hilera con el fin de producir un filamento de hilo de alfombra a partir del polímero. En formas de realización particulares, el polímero de PET reciclado fundido se enfría después de salir de la hilera. A continuación unos rodillos cogen el hilo de alfombra y finalmente lo convierten en filamentos que se utilizan para producir alfombras. En varias formas de realización, el hilo de alfombra producido por la máquina de hilado 500 puede tener una tenacidad de entre aproximadamente 3 gramos-fuerza por unidad de denier (gf/den) (0,26478 N/tex) y aproximadamente 9 gf/den (0,79435 N/tex). En formas de realización particulares, el hilo de alfombra resultante tiene una tenacidad de al menos aproximadamente 3 gf/den (0,26478 N/tex).

En formas de realización particulares, la máquina de hilado 500 utilizada en el proceso descrito anteriormente es la máquina de hilado Sytec One fabricada por Oerlika Neumag de Neumuenster, Alemania. La máquina Sytec One puede estar especialmente adaptada para fibras difíciles de manejar, tales como nailon o fibras teñidas en solución, en las que los filamentos tienden a romperse durante el procesamiento. En varias formas de realización, la máquina Sytec One mantiene los recorridos aguas abajo de la hilera lo más rectos posible, utiliza solo una línea de hilo y está diseñada para un nuevo enhebrado rápido cuando se producen roturas de filamentos.

Aunque el ejemplo descrito anteriormente describe el uso de la máquina de hilado Sytec One para producir un filamento de hilo de alfombra a partir del polímero, se entenderá que puede utilizarse cualquier otra máquina de hilado adecuada. Estas máquinas de hilado pueden incluir, por ejemplo, cualquier máquina de hilado adecuada con una línea de hilo o tres líneas de hilo, fabricada por Oerlika Neumag de Neumuenster, Alemania o cualquier otra empresa.

En varias formas de realización, la resistencia mejorada del polímero de PET reciclado generado utilizando el proceso anterior permite realizar pasadas a velocidades superiores a través de la máquina de hilado 500 en comparación con lo que sería posible utilizando un polímero de PET virgen puro. Esto puede permitir velocidades de procesamiento superiores en comparación con lo que es posible cuando se utiliza un polímero de PET virgen.

Resumen del proceso a modo de ejemplo

La figura 5 proporciona un resumen de alto nivel del procedimiento de fabricación del filamento continuo a granel descrito anteriormente. Como se muestra en la figura, el procedimiento comienza en la etapa 602, en la que se muelen botellas de PET recicladas para formar un grupo de escamas. A continuación, en la etapa 604, se lava el grupo de escamas para eliminar los contaminantes de las superficies externas respectivas de las escamas. A continuación, en la etapa 606, se examina el grupo de escamas (por ejemplo, utilizando uno o varios de los procedimientos comentados anteriormente) para identificar las impurezas, incluyendo escamas impuras. Entonces se eliminan estas impurezas, y escamas impuras, del grupo de escamas.

A continuación, en la etapa 608, se hace pasar el grupo de escamas a través de una extrusora MRS manteniendo al mismo tiempo la presión dentro de una parte de MRS de la extrusora por debajo de aproximadamente 1,5 milibares. En la etapa 610, se hace pasar la masa fundida de polímero resultante a través de al menos un filtro que tiene una clasificación en micras de menos de aproximadamente 50 micras. Finalmente, en la etapa 612, se forma el polímero reciclado para obtener un filamento de alfombra continuo a granel, que puede utilizarse en la producción de alfombras. Entonces el procedimiento finaliza en la etapa 614.

Formas de realización alternativas

En formas de realización particulares, el sistema puede comprender componentes alternativos o realizar procesos alternativos con el fin de producir un BCF sustancialmente continuo a partir de PET 100% reciclado, u otro polímero reciclado. Más abajo se comentan alternativas a modo de ejemplo.

Sistema de extrusión no MRS

En formas de realización particulares, el proceso puede utilizar un sistema de extrusión de flujo de polímero diferente de la extrusora MRS descrita anteriormente. El sistema de extrusión alternativo puede incluir por ejemplo, una extrusora de doble tornillo, una extrusora de múltiples tornillos, una extrusora planetaria, o cualquier otro sistema de extrusión adecuado. En una forma de realización particular, el proceso puede incluir una pluralidad de cualquier combinación de cualquier extrusora de tornillo cónico adecuada (por ejemplo, cuatro extrusoras de doble tornillo, tres extrusoras de múltiples tornillos, etc.).

Fabricación de hilo de alfombra a partir de alfombra 100% reciclada

En formas de realización particulares, puede adaptarse el proceso descrito anteriormente para procesar y preparar alfombras viejas (o cualquier otro producto adecuado posconsumo) para producir hilo de alfombra nuevo que comprende alfombra 100% reciclada. En estas formas de realización, el proceso comenzaría moliendo y lavando alfombra reciclada en lugar de botellas de PET recicladas. En varias formas de realización cuando se convierte una alfombra vieja en hilo de alfombra nuevo que comprende alfombra 100% reciclada, el proceso puede comprender etapas adicionales para eliminar impurezas o materiales adicionales que pueden estar presentes en la alfombra reciclada que pueden no estar presentes en las botellas de PET recicladas (por ejemplo, la base de la alfombra, adhesivo, etc.).

Otras fuentes de PET reciclado

En varias formas de realización, se adapta el proceso descrito anteriormente para procesar PET reciclado a partir de cualquier fuente adecuada (por ejemplo, fuentes diferentes de alfombras o botellas recicladas) para producir hilo de alfombra nuevo que comprende PET 100% reciclado.

El uso de un cristalizador como parte del proceso de BCF

Según la invención, el proceso para producir BCF reciclado incluye además una etapa de cristalización que utiliza uno o varios cristalizadores de PET. En formas de realización particulares, el sistema está configurado para realizar la etapa de cristalización en las escamas molidas antes de hacer pasar las escamas a través de las una o varias extrusoras (por ejemplo, extrusora de un solo tornillo, extrusora MRS, etc.). En formas de realización particulares, el cristalizador de PET comprende un alojamiento, un tornillo de tolva (por ejemplo, una hélice) dispuesto al menos parcialmente dentro del alojamiento, un aparato de agitación, uno o varios elementos de calentamiento, y uno o varios sopladores.

Tornillo de tolva

En formas de realización particulares, el tornillo de tolva comprende cualquier transportador de tornillo adecuado (por ejemplo, tal como un tornillo de Arquímedes) para mover materiales líquidos o granulares (por ejemplo, tales como escamas de PET). En varias formas de realización, el tornillo de tolva comprende un eje sustancialmente cilíndrico y una hoja de tornillo helicoidal dispuesta a lo largo de al menos una parte del eje cilíndrico. En formas de realización particulares, el eje sustancialmente cilíndrico está configurado para hacer girar la hoja de tornillo, haciendo que el tornillo de tolva mueva el material (por ejemplo, las escamas de PET) a lo largo del eje cilíndrico y al interior del alojamiento del cristalizador. En otras formas de realización, el tornillo de tolva comprende cualquier otro transportador de tornillo adecuado tal como, por ejemplo, una espiral sin eje. En formas de realización en las que el tornillo de tolva comprende una espiral sin eje, la espiral sin eje puede estar fijada sustancialmente en un extremo y estar libre en el otro extremo y puede estar configurada para accionarse en el extremo fijo. En varias formas de realización, el tornillo de tolva está dispuesto al menos parcialmente dentro del alojamiento del cristalizador.

En varias formas de realización, el tornillo de tolva está configurado para alimentar escamas de PET al cristalizador. En varias formas de realización, el cristalizador de PET está configurado para alimentar las escamas de PET al cristalizador utilizando el tornillo de tolva relativamente despacio.

Uno o varios elementos de calentamiento

Según la invención, el cristalizador comprende uno o varios elementos de calentamiento para elevar la temperatura dentro del cristalizador. En formas de realización particulares, los uno o varios elementos de calentamiento comprenden uno o varios elementos de calentamiento eléctricos, uno o varios elementos de calentamiento alimentados con gas, o cualquier otro elemento de calentamiento adecuado. En algunas formas de realización, los uno o varios elementos de calentamiento pueden ser sustancialmente eléctricos. En varias formas de realización, los uno o varios elementos de calentamiento comprenden uno o varios elementos de calentamiento infrarrojos. En otras formas de realización, los uno o varios elementos de calentamiento pueden utilizar gas natural tal como, por ejemplo, propano. En formas de realización particulares, los uno o varios elementos de calentamiento están configurados para elevar la temperatura dentro del cristalizador hasta entre aproximadamente 100 grados Fahrenheit y aproximadamente 180 grados Fahrenheit. En otras formas de realización más, los uno o varios elementos de calentamiento están configurados para elevar la temperatura dentro del cristalizador hasta entre aproximadamente 100 grados Celsius y 180 grados Celsius. En algunas formas de realización, los uno o varios elementos de calentamiento están configurados para mantener una temperatura dentro del cristalizador que está sustancialmente alrededor de una temperatura de cristalización máxima de PET. En formas de realización particulares, la temperatura de cristalización máxima de PET está entre aproximadamente 140 grados Celsius y aproximadamente 230 grados Celsius.

Uno o varios sopladores

Según la invención el cristalizador comprende además uno o varios sopladores configurados para soplar aire sobre las escamas a medida que las escamas pasan a través del cristalizador.

Según la invención, los uno o varios sopladores comprenden cualquier soplador adecuado para mover aire sustancialmente por un área de superficie de las escamas a medida que las escamas pasan a través del cristalizador. Por ejemplo, en algunas formas de realización, los uno o varios sopladores comprenden uno o varios ventiladores adecuados u otros mecanismos adecuados para mover aire. Según la invención, los uno o varios sopladores están configurados para soplar aire que se ha calentado al menos parcialmente por los uno o varios elementos de calentamiento. En formas de realización particulares, los uno o varios sopladores están configurados para soplar aire con una temperatura de al menos aproximadamente 140 grados Fahrenheit. En otras formas de realización particulares, los uno o varios sopladores están configurados para soplar aire con una temperatura de al menos aproximadamente 140 grados Celsius. En otras formas de realización, los uno o varios sopladores están configurados para mantener la temperatura en el cristalizador entre aproximadamente 140 grados Fahrenheit y aproximadamente 180 grados Fahrenheit. En algunas formas de realización, los uno o varios sopladores están configurados para soplar aire caliente desde una parte inferior del cristalizador y extraer aire desde una parte superior del cristalizador.

Aparato de agitación

Según la invención, el cristalizador comprende un aparato de agitación que comprende cualquier aparato adecuado para agitar las escamas de PET mientras que las escamas de PET pasan a través del cristalizador. En varias formas de realización, el aparato de agitación puede hacerse funcionar, por ejemplo, por cualquier motor de engranajes adecuado. En una forma de realización particular, el aparato de agitación comprende una varilla adecuada u otro mecanismo adecuado montado para hacer girar, o de otro modo agitar las escamas de PET a medida que las escamas de PET pasan a través del cristalizador. En otras formas de realización, el aparato de agitación puede comprender cualquier basculador adecuado que, por ejemplo, puede comprender un tambor montado para girar a través del engranaje principal de modo que las escamas de PET se agiten y/o revuelvan al menos parcialmente mientras que las escamas de PET están dentro del tambor. En otras formas de realización más, el aparato de agitación comprende uno o varios tornillos y/o hélices configurados para girar y agitar las escamas de PET. En formas de realización particulares, el aparato de agitación comprende el tornillo de tolva.

Como podrá entenderse a partir de esta divulgación, el aparato de agitación está configurado para revolver o agitar las escamas de PET a medida que los uno o varios sopladores soplan aire calentado por los uno o varios elementos de calentamiento a través de las escamas de PET. En formas de realización particulares, el aparato de agitación está configurado para reducir al menos parcialmente la aglomeración (por ejemplo, al pegarse o amontonarse las escamas) mientras que las escamas cristalizan al menos parcialmente en el cristalizador.

En formas de realización particulares, el cristalizador seca al menos parcialmente la superficie de las escamas de PET. En varias formas de realización, el cristalizador de PET está configurado para reducir un contenido en humedad de las escamas de PET hasta aproximadamente 50 ppm. En otras formas de realización el cristalizador de PET está configurado para reducir un contenido en humedad de las escamas de PET hasta entre aproximadamente 30 y aproximadamente 50 ppm.

En varias formas de realización, el uso de escamas más secas puede permitir que el sistema haga pasar las escamas a través de la extrusora MRS más despacio, lo que puede permitir una mayor presión dentro de la extrusora MRS durante la extrusión (por ejemplo, puede permitir que el sistema mantenga una mayor presión dentro de la extrusora MRS, en lugar de una presión muy baja). En varias formas de realización del proceso, el sistema de regulación de presión puede estar configurado para mantener una presión dentro de la extrusora MRS de entre aproximadamente 0 milibares y aproximadamente 25 milibares. En formas de realización particulares, tales como las formas de realización en las que las escamas de PET se han hecho pasar a través de un cristalizador antes de extrudirse en la extrusora MRS, el sistema de regulación de presión puede estar configurado para mantener una presión dentro de la extrusora MRS de entre aproximadamente 0 y aproximadamente 18 milibares. En otras formas de realización, el sistema de regulación de presión puede estar configurado para mantener una presión dentro de la extrusora MRS entre aproximadamente 0 y aproximadamente 12 milibares. En otras formas de realización más, el sistema de regulación de presión puede estar configurado para mantener una presión dentro de la extrusora MRS entre aproximadamente 0 y aproximadamente 8 milibares. En otras formas de realización más, el sistema de regulación de presión puede estar configurado para mantener una presión dentro de la extrusora MRS entre aproximadamente 5 milibares y aproximadamente 10 milibares. En formas de realización particulares, el sistema de regulación de presión puede estar configurado para mantener una presión dentro de la extrusora MRS a aproximadamente 5 milibares, aproximadamente 6 milibares, aproximadamente 7 milibares, aproximadamente 8 milibares, aproximadamente 9 milibares, o aproximadamente cualquier presión adecuada entre aproximadamente 0 milibares y aproximadamente 25 milibares.

En formas de realización particulares, el cristalizador hace que las escamas se reduzcan al menos parcialmente en cuanto a su tamaño que, por ejemplo, puede reducir la posibilidad de que las escamas se peguen entre sí. En formas de realización particulares, el cristalizador puede reducir particularmente la pegajosidad de escamas más grandes que, por ejemplo, pueden incluir escamas que comprenden partes de las botellas de PET molidas que pueden ser más gruesas que otras partes de las botellas de PET (por ejemplo, escamas molidas a partir de una parte roscada de la botella de PET sobre la que normalmente se enroscaría un tapón).

Uso del reciclado de la calle frente a botellas de depósito en el proceso

En varias formas de realización, el sistema está configurado para utilizar PET reciclado de calidad variable en el proceso descrito anteriormente. Por ejemplo, en varias formas de realización, el sistema está configurado para producir un filamento de alfombra continuo a granel a partir de PET derivado de botellas de PET obtenidas de fuentes de reciclaje de la calle (por ejemplo, botellas de PET recogidas como parte de un programa general de reciclaje a granel u otra fuente de reciclaje) así como botellas de PET de depósito (por ejemplo, botellas devueltas como parte de un programa de depósito). En varias formas de realización, las botellas recicladas de la calle pueden requerir un procesamiento más completo con el fin de producir un filamento continuo a granel, puesto que las botellas de PET recicladas de la calle pueden estar mezcladas con y de otro modo incluir contaminantes tales como, por ejemplo: otros productos reciclables (por ejemplo, papel, otro tipo de plásticos, etc.), basura, y otros elementos de botellas no PET por una clasificación imperfecta de productos reciclados o por cualquier otro motivo. Las botellas de PET de depósito pueden incluir botellas de PET con menos contaminantes no deseados debido en parte a que las botellas de PET de depósito pueden recogerse por separado de otros productos reciclables o desechables.

En varias formas de realización, las botellas de PET recicladas de la calle, adquiridas durante épocas particulares del año, pueden incluir más impurezas y otros contaminantes en comparación con otras épocas del año. Por ejemplo, las botellas de PET recicladas de la calle recogidas durante los meses de verano pueden comprender un mayor porcentaje de botellas de PET transparentes (por ejemplo, botellas de agua) al menos en parte debido al consumo adicional de agua durante los meses de verano.

En varias formas de realización, el sistema descrito anteriormente puede estar configurado para ajustar componentes particulares del proceso basándose al menos en parte en la fuente de PET reciclado que se utiliza para producir el filamento de alfombra continuo a granel. Por ejemplo, como las botellas de PET de depósito incluyen menos impurezas que es necesario eliminar durante las fases iniciales de limpieza y clasificación del proceso, el sistema de regulación de presión puede estar configurado para mantener una presión dentro de la extrusora MRS mayor que una presión para cuyo mantenimiento estaría configurada para escamas de PET derivadas de botellas de PET recicladas de la calle. En una forma de realización particular, el sistema de regulación de presión puede estar configurado para mantener una presión dentro de la extrusora MRS de entre aproximadamente 0 milibares y aproximadamente 12 milibares cuando se hacen pasar escamas derivadas de botellas de PET de depósito a través de la extrusora MRS. En otras formas de realización más, el sistema de regulación de presión puede estar configurado para mantener una presión dentro de la extrusora MRS de entre aproximadamente 5 milibares y aproximadamente 10 milibares en tales casos.

En varias formas de realización, el sistema está configurado para determinar una presión adecuada a la que mantener la presión dentro de la extrusora MRS basándose al menos en parte en la fuente del PET reciclado. En otras formas de realización, el sistema está configurado para omitir una o varias de las etapas anteriores o incluir una o varias etapas adicionales a las etapas descritas anteriormente basándose al menos en parte en la fuente del PET reciclado.

Acoplamiento directo de varios componentes del proceso

Acoplamiento directo de la extrusora MRS a máquina de hilado

En formas de realización particulares, la salida de la máquina MRS puede estar sustancialmente acoplada de forma directa (por ejemplo, acoplada de forma directa) a una máquina de hilado para formar el polímero fundido resultante en un filamento continuo a granel. En estas formas de realización, después de que el polímero de PET reciclado se haya extrudido y purificado por el proceso de extrusión descrito anteriormente, se alimenta el polímero de PET reciclado fundido resultante sustancialmente de forma directa (por ejemplo, de forma directa) a la máquina de hilado. Este proceso puede ser ventajoso porque, en determinadas formas de realización, puede ser que no sea necesario que el polímero fundido se enfríe para formar bolitas tras la extrusión (como sería necesario si el polímero reciclado se mezclara con polímero de PET virgen) antes de hilar el polímero fundido para formar un filamento. En formas de realización particulares, no enfriar el polímero fundido reciclado para formar bolitas sirve para evitar la escisión de cadena potencial en el polímero que podría reducir la viscosidad intrínseca del polímero.

Acoplamiento directo de extrusora no MRS a máquina de hilado

En varias formas de realización del proceso para reciclar PET (por ejemplo, u otros polímeros) para obtener BCF, se hacen pasar las escamas de PET recicladas a través de una extrusora diferente de una extrusora MRS (por ejemplo, una “primera extrusora”) antes de hilar el polímero fundido resultante para obtener BCF. En formas de realización particulares, la primera extrusora está acoplada sustancialmente de forma directa (por ejemplo, acoplada de forma directa) a la máquina de hilado (por ejemplo, una salida de la primera extrusora está acoplada sustancialmente de forma directa a una entrada de la máquina de hilado). Por ejemplo, en varias formas de realización, una salida de la primera extrusora está acoplada sustancialmente de forma directa (por ejemplo, a través de una tubería, conector adecuados, etc.) a una o varias entradas de una o varias máquinas de hilado. En formas de realización particulares, la primera extrusora puede incluir cualquier extrusora adecuada con área de superficie expandida. En varias formas de realización, la primera extrusora puede incluir, por ejemplo, una extrusora de doble tornillo, una extrusora de múltiples tornillos, una extrusora planetaria, o cualquier otro sistema de extrusión adecuado (por ejemplo, cualquier otra extrusora adecuada con área de superficie expandida). En varias formas de realización, la primera extrusora es cualquier extrusora adecuada para aumentar una cantidad de área de superficie de una masa fundida de polímero que se extrude por la primera extrusora que se expone a una baja presión dentro de la primera extrusora (por ejemplo, una baja presión producida por un sistema de regulación de presión, tal como cualquier sistema de regulación de presión adecuado descrito anteriormente). En una forma de realización particular, la primera extrusora es una extrusora MAS fabricada por Maschinen und Anlagenbau Schulz GmbH de Pucking, Austria.

En varias formas de realización, la primera extrusora es una extrusora de doble tornillo cónico de giro conjunto. En estas formas de realización, la primera extrusora comprende un alojamiento de extrusora en el que están dispuestos dos tornillos cónicos de giro conjunto (por ejemplo, un primer tornillo cónico y un segundo tornillo cónico). En varias formas de realización, cada tornillo cónico es sustancialmente cónico (por ejemplo, cónico) de modo que el tornillo se estrecha desde un primer diámetro en un extremo de base de cada tornillo cónico respectivo hasta un segundo diámetro en un extremo de vértice de cada tornillo cónico respectivo que es menor que el primer diámetro. En varias formas de realización, cada tornillo cónico particular puede tener cualquier rosca o roscado adecuado. En algunas formas de realización, cada tornillo cónico tiene un paso de rosca y una cresta de rosca sustancialmente uniformes (por ejemplo, uniformes) a lo largo de al menos una parte del tornillo cónico. En otras formas de realización, el paso y la cresta de rosca pueden variar al menos parcialmente a lo largo de una longitud del tornillo cónico particular. En otras formas de realización más, una diferencia entre un diámetro mayor y menor del tornillo cónico puede variar a lo largo de una longitud del tornillo cónico (por ejemplo, la rosca de tornillo puede ser mayor o menor a lo largo de partes particulares del tornillo cónico). En una forma de realización particular, el paso de rosca de un tornillo cónico particular puede disminuir a lo largo del tornillo cónico desde la parte de base hasta la parte de vértice. En formas de realización particulares, los tornillos cónicos primero y segundo son sustancialmente idénticos estructuralmente (por ejemplo, idénticos estructuralmente).

En formas de realización particulares, los dos tornillos cónicos están orientados dentro de la extrusora de doble tornillo cónico de modo que la parte de base de cada tornillo esté dispuesta adyacente a una admisión (por ejemplo, entrada) de la extrusora de doble tornillo cónico, y la parte de vértice de cada tornillo esté dispuesta adyacente a una salida de la extrusora doble cónica. En formas de realización particulares, un eje central del primer tornillo cónico forma un ángulo agudo con el eje central del segundo tornillo cónico. En varias formas de realización, los tornillos cónicos primero y segundo están dispuestos de modo que al menos una parte de la rosca del primer tornillo cónico coincida al menos parcialmente con (por ejemplo, coincida con) al menos una parte de la rosca del segundo tornillo cónico. En otras formas de realización, al menos una parte de la rosca del primer tornillo cónico se engancha al menos parcialmente con (por ejemplo, se engancha con) al menos una parte de la rosca del segundo tornillo cónico.

En formas de realización particulares, la extrusora de doble tornillo cónico puede estar configurada para fundir al menos parcialmente la pluralidad de escamas para obtener una masa fundida de polímero. En estas formas de realización, la extrusora de doble tornillo cónico puede generar, por ejemplo, calor suficiente (por ejemplo, mediante cizallamiento) para fundir al menos sustancialmente (por ejemplo, fundir) las escamas. En formas de realización particulares, la primera extrusora está configurada para aumentar un área de superficie de la masa fundida de polímero. En varias formas de realización, el diseño cónico de la extrusora de doble tornillo cónico puede dar como resultado un volumen de admisión que es sustancialmente mayor (por ejemplo, mayor) que un volumen de descarga de la extrusora de doble tornillo cónico. Este volumen de admisión mayor, en varias formas de realización, puede dar como resultado un alto volumen de producción por revolución de los dobles tornillos cónicos. En varias formas de realización, la primera extrusora está configurada para recibir una pluralidad de escamas de polímeros (por ejemplo, escamas de PET) a través de una primera entrada de extrusora, fundir la pluralidad de escamas para obtener una masa fundida de polímero mientras se extrude la pluralidad de escamas, y hacer pasar la masa fundida de polímero resultante a través de una salida de extrusora.

En varias formas de realización, la primera extrusora comprende un sistema de regulación de presión configurado para reducir una presión dentro de la primera extrusora. En una forma de realización particular, la primera extrusora está dotada de una bomba de vacío adecuada de modo que la bomba de vacío esté en comunicación con el interior del alojamiento de la primera extrusora a través de una abertura adecuada en el alojamiento de la primera extrusora. En otras formas de realización más, la primera extrusora está dotada de una serie de bombas de vacío. En formas de realización particulares, la bomba de vacío está configurada para reducir la presión en el interior de la primera extrusora hasta una presión entre aproximadamente 0 milibares y aproximadamente 25 milibares. En otras formas de realización, la bomba de vacío está configurada para reducir una presión dentro de la primera extrusora hasta entre aproximadamente 5 milibares y aproximadamente 18 milibares. En otras formas de realización más, la bomba de vacío está configurada para reducir una presión dentro de la primera extrusora hasta cualquier presión adecuada particular entre aproximadamente 0 milibares y aproximadamente 25 milibares. En varias formas de realización, el vacío de baja presión creado por la bomba de vacío en la primera extrusora puede eliminar, por ejemplo: (1) materia orgánica volátil presente en el polímero fundido a medida que el polímero fundido pasa a través de la primera extrusora; y/o (2) al menos una parte de cualquier agua intersticial presente en las escamas húmedas cuando las escamas húmedas entraron en la primera extrusora. En varias formas de realización, el vacío de baja presión elimina sustancialmente todo (por ejemplo, todo) el agua y los contaminantes del flujo de polímero. En varias formas de realización, la bomba de vacío puede incluir cualquier bomba de vacío adecuada, tal como cualquier bomba de vacío descrita anteriormente o cualquier otra bomba de vacío adecuada.

En formas de realización en las que el sistema incluye una primera extrusora acoplada de forma directa a la máquina de hilado, el proceso puede incluir hacer pasar la pluralidad de escamas (por ejemplo, una pluralidad de escamas húmedas tras una etapa de lavado) a través de la primera extrusora para fundir al menos parcialmente la pluralidad de escamas para obtener una masa fundida de polímero y eliminar al menos una parte de las impurezas de la masa fundida de polímero. A continuación, se alimenta la masa fundida de polímero sustancialmente de forma directa (por ejemplo, de forma directa) a la máquina de hilado para realizar un hilado y obtener un filamento de alfombra continuo a granel.

Conclusión

A un experto en la técnica a la que pertenece esta invención se le ocurrirán muchas modificaciones y otras formas de realización de la invención con el beneficio de las enseñanzas presentadas en las descripciones anteriores y los dibujos asociados. Por ejemplo, aunque el sistema de vacío comentado anteriormente se describe configurado para mantener la presión en las cámaras abiertas de la extrusora MRS a aproximadamente 1 mbar, en otras formas de realización, el sistema de vacío puede estar adaptado para mantener la presión en las cámaras abiertas de la extrusora MRS a presiones mayores de, o menores de, 1 mbar. Por ejemplo, el sistema de vacío puede estar adaptado para mantener esta presión a entre aproximadamente 0,5 mbar y aproximadamente 12 mbar.

De manera similar, aunque diversas formas de realización de los sistemas descritos anteriormente pueden estar adaptados para producir un filamento de alfombra a partir de sustancialmente solo PET reciclado (de modo que el filamento de alfombra resultante comprendería, consistiría en y/o consistiría esencialmente en PET reciclado), en otras formas de realización, el sistema puede estar adaptado para producir un filamento de alfombra a partir de una combinación de PET reciclado y PET virgen. Por ejemplo, el filamento de alfombra resultante puede comprender, consistir en y/o consistir esencialmente en entre aproximadamente el 80% y aproximadamente el 100% de PET reciclado, y entre aproximadamente el 0% y aproximadamente el 20% de PET virgen.

Además, aunque anteriormente se han comentado varias formas de realización con respecto a la producción de un filamento de alfombra a partir de PET, pueden utilizarse técnicas similares para producir un filamento de alfombra a partir de otros polímeros. De manera similar, aunque anteriormente se han comentado varias formas de realización con respecto a la producción de un filamento de alfombra a partir de PET, pueden utilizarse técnicas similares para producir otros productos a partir de PET u otros polímeros.

Además, se entenderá que varias formas de realización pueden omitir cualquiera de las etapas descritas anteriormente o añadir etapas adicionales.

En vista de lo anterior, se entenderá que la invención no está limitada a las formas de realización específicas dadas a conocer y que se pretende que dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas estén incluidas modificaciones y otras formas de realización. Aunque en el presente documento se emplean términos específicos, se utilizan únicamente en un sentido genérico y descriptivo y no con fines de limitación.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento para fabricar un filamento de alfombra continuo a granel, comprendiendo dicho procedimiento: (A) proporcionar una extrusora con área de superficie expandida que es una de una extrusora de múltiples tornillos giratorios (MRS), una extrusora de doble tornillo, una extrusora de múltiples tornillos o una extrusora planetaria, en el que dicha extrusora con área de superficie expandida define una entrada de extrusora con área de superficie expandida y una salida de extrusora con área de superficie expandida;

(B) proporcionar un sistema de regulación de presión configurado para reducir una presión dentro de al menos una parte de dicha extrusora con área de superficie expandida por debajo de aproximadamente 12 mbar;

(C) proporcionar una máquina de hilado que define una entrada de máquina de hilado, en el que dicha entrada de máquina de hilado está acoplada operativamente a dicha salida de extrusora con área de superficie expandida; (D) utilizar dicho sistema de regulación de presión para reducir dicha presión dentro de dicha al menos una parte de dicha extrusora con área de superficie expandida por debajo de aproximadamente 12 mbar;

(E) hacer pasar una pluralidad de escamas que consisten esencialmente en escamas de PET a través de dicha extrusora con área de superficie expandida a través de dicha entrada de extrusora con área de superficie expandida para fundir al menos parcialmente dicha pluralidad de escamas para formar una masa fundida de polímero;

(F) sustancialmente de forma inmediata después de hacer pasar dicha pluralidad de escamas a través de dicha extrusora con área de superficie expandida, utilizar dicha máquina de hilado para formar dicha masa fundida de polímero para obtener un filamento de alfombra continuo a granel,

caracterizado por que dicho procedimiento comprende, además:

proporcionar un cristalizador de PET; en el que el cristalizador de PET comprende un aparato de agitación, uno o varios elementos de calentamiento y uno o varios sopladores configurados para soplar aire que se ha calentado por los uno o varios elementos de calentamiento sobre las escamas a medida que las escamas pasan a través del cristalizador; y

antes de hacer pasar dicha pluralidad de escamas de PET reciclado a través de dicha extrusora con área de superficie expandida, hacer pasar dicha pluralidad de escamas de PET reciclado a través de dicho cristalizador de PET para secar al menos parcialmente una superficie de dicha pluralidad de escamas de PET reciclado, en el que los uno o varios sopladores mueven aire caliente sustancialmente por un área de superficie de las escamas a medida que las escamas pasan a través del cristalizador y el aparato de agitación está configurado para revolver o agitar las escamas de PET a medida que los uno o varios sopladores soplan aire calentado por los uno o varios elementos de calentamiento a través de las escamas de PET.

2. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que:

dicho sistema de regulación de presión está configurado además para reducir dicha presión dentro de dicha al menos una parte de dicha extrusora con área de superficie expandida por debajo de aproximadamente 6 mbar.

3. El procedimiento según la reivindicación 2, en el que:

dicha extrusora con área de superficie expandida comprende un primer tornillo cónico que tiene un primer extremo de base y un primer extremo de vértice; y

dicho primer tornillo cónico está dispuesto dentro de dicha extrusora con área de superficie expandida de modo que dicho primer extremo de base es adyacente a dicha entrada de extrusora con área de superficie expandida y dicho primer extremo de vértice está dispuesto adyacente a dicha salida de extrusora con área de superficie expandida.

4. El procedimiento según la reivindicación 3, en el que:

dicha extrusora con área de superficie expandida comprende un segundo tornillo cónico que tiene un segundo extremo de base y un extremo de vértice; y

dicho segundo tornillo cónico está dispuesto dentro de dicha extrusora con área de superficie expandida de modo que dicho segundo extremo de base es adyacente a dicho primer extremo de base y dicho segundo extremo de vértice está dispuesto adyacente a dicho primer extremo de vértice.

5. El procedimiento según la reivindicación 3, en el que dicho primer tornillo cónico y dicho segundo tornillo cónico son sustancialmente idénticos estructuralmente.

6. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicha extrusora con múltiples áreas de superficie comprende una extrusora de doble tornillo cónico de giro conjunto.

7. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que:

dicha extrusora con área de superficie expandida comprende una extrusora de múltiples tornillos giratorios que comprende:

una primera extrusora de tornillo satélite, comprendiendo dicha primera extrusora de tornillo satélite un primer tornillo satélite que está montado para girar sobre un eje central de dicho primer tornillo satélite;

una segunda extrusora de tornillo satélite, comprendiendo dicha segunda extrusora de tornillo satélite un segundo tornillo satélite que está montado para girar sobre un eje central de dicho segundo tornillo satélite;

una tercera extrusora de tornillo satélite, comprendiendo dicha tercera extrusora de tornillo satélite un tercer tornillo satélite que está montado para girar sobre un eje central de dicho tercer tornillo satélite;

una cuarta extrusora de tornillo satélite, comprendiendo dicha cuarta extrusora de tornillo satélite un cuarto tornillo satélite que está montado para girar sobre un eje central de dicho cuarto tornillo satélite; y

un sistema de soporte de extrusora de tornillo satélite que está adaptado para hacer girar dichos primer, segundo, tercer y cuarto tornillo satélite sobre un eje principal, siendo dicho eje principal sustancialmente paralelo a: (a) dicho eje central de dicho primer tornillo satélite; (b) dicho eje central de dicho segundo tornillo satélite; (c) dicho eje central de dicho tercer tornillo satélite; y (d) dicho eje central de dicho cuarto tornillo satélite; y

hacer pasar dicha pluralidad de escamas a través de dicha extrusora con área de superficie expandida para fundir al menos parcialmente dicha pluralidad de escamas para formar dicha masa fundida de polímero comprende hacer pasar dicha masa fundida de polímero a través de dicha extrusora de múltiples tornillos giratorios de modo que: (1) una primera parte de dicha masa fundida pasa a través de dicha primera extrusora de tornillo satélite, (2) una segunda parte de dicha masa fundida pasa a través de dicha segunda extrusora de tornillo satélite, (3) una tercera parte de dicha masa fundida pasa a través de dicha tercera extrusora de tornillo satélite, y (4) una cuarta parte de dicha masa fundida pasa a través de dicha cuarta extrusora de tornillo satélite.

8. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho cristalizador está configurado para reducir un contenido en humedad de dicha pluralidad de escamas hasta entre aproximadamente 30 ppm y aproximadamente 50 ppm.

9. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichos uno o varios elementos de calentamiento están configurados para elevar la temperatura dentro del cristalizador hasta entre 100°C y 180°C.

10. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que dichos uno o varios elementos de calentamiento están configurados para mantener una temperatura dentro del cristalizador que está sustancialmente alrededor de una temperatura de cristalización máxima de PET, en el que la temperatura de cristalización máxima de PET está entre aproximadamente 140°C y aproximadamente 230°C.

11. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichos uno o varios sopladores están configurados para soplar aire caliente desde una parte inferior del cristalizador y extraer aire desde una parte superior del cristalizador.

12. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el cristalizador hace que las escamas se reduzcan al menos parcialmente en cuanto a su tamaño.

13. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha máquina de hilado es una máquina de hilado de una línea de hilo o de tres líneas de hilo.

14. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho filamento de alfombra continuo a granel comprende entre aproximadamente el 80% y aproximadamente el 100% de PET reciclado.