ES2921910T3 - Dispositivo y procedimiento para la filtración y la desgasificación de una masa fundida de materia sintética - Google Patents

Dispositivo y procedimiento para la filtración y la desgasificación de una masa fundida de materia sintética Download PDF

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Abstract

Dispositivo y método para filtrar y desgasificar una masa fundida de polímero, en particular una masa fundida de polímero termoplástico, que comprende una extrusora de alimentación (11), que tiene al menos un tornillo de extrusión (13) que puede girar en un barril, donde la extrusora de alimentación desemboca en la región de alimentación de uno o más módulos de filtro de masa fundida paralelos (31), y situada en la zona de descarga del (de los) filtro(s) de masa fundida hay una extrusora de descarga (21) con al menos un tornillo extrusor (23) que funciona de forma opuesta a la dirección de la extrusora de alimentación de tal manera que la punta del tornillo (24) actúa como zona de entrada y la región cerca del accionamiento actúa como zona de descarga, donde, para la descarga de la masa fundida, una abertura de descarga (27) en el barril se proporciona aguas arriba del accionamiento (22) de la extrusora de descarga, donde el eje del tornillo extrusor de la extrusora de descarga está sellado del accionamiento de la extrusora de descarga por un elemento de sellado (26), y donde la extrusora de alimentación se abre hacia las válvulas de fusión (25) y/o se derrite d inversores dispuestos aguas arriba del filtro de masa fundida, y en la zona de descarga del (de los) filtro(s) de masa fundida están previstas válvulas de masa fundida (25) y/o desviadores de masa fundida dispuestos aguas abajo del filtro de masa fundida, aguas abajo de las cuales se encuentra la extrusora de descarga y el tornillo sinfín Las puntas están montadas. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo y procedimiento para la filtración y la desgasificación de una masa fundida de materia sintética
La invención se refiere a una dispositivo y a un procedimiento para su uso para la desgasificación y la filtración de masas fundidas de materia sintética, en particular termoplásticas.
Las materias sintéticas procedentes de residuos de producción o de material de materia sintética que ya ha estado en circulación contienen impurezas originadas por ejemplo por impresión, barnizado o ensuciamiento, pero en los residuos de materia sintética también están presentes metales, otras materias sintéticas e impurezas orgánicas.
Las impurezas a menudo consisten también en sustancias de bajo peso molecular o muy volátiles. Las impurezas de bajo peso molecular a menudo presentan una alta presión de vapor y pueden espumarse como con un agente espumante durante el calentamiento de las materias sintéticas.
Por lo tanto, antes del reciclaje, estos materiales de materia sintética deben ser purificados.
A partir de una determinada temperatura de fusión, la presión de vapor de los ingredientes puede llegar a ser tan alta que se formen burbujas de gas en el material portador debido a la presión de vapor de la impureza, lo que perjudica fuertemente la calidad del material.
Lamentablemente, estos ingredientes a menudo solo pueden eliminarse en el estado fundido del material portador, siendo posible solo este estado eliminar los ingredientes gaseosos o que emiten gases. Los métodos clásicos de secado suelen requerir mucho tiempo, ya que debe producirse un proceso de difusión a través del material y tampoco se pueden eliminar los depósitos de emisión.
Del documento WO93/04841A se divulga el modo de fundir en una extrusora la materia sintética que ha de ser reciclada, hacerla pasar por un filtro y, a continuación, desgasificarla para eliminar las impurezas volátiles. Para evitar que la materia sintética fundida pase de la sección de plastificación a la sección de desgasificación o de descarga y garantizar de esta manera que toda la materia sintética fundida pase a través del filtro de masa fundida, entre la sección de plastificación y la sección de desgasificación está previsto un paso de transporte en sentido contrario, que tiene un paso opuesto a la rosca de tornillo sin fin de la sección de plastificación, la sección de desgasificación y la sección de descarga. De esta manera, una parte del flujo de masa fundida que ya ha pasado por el filtro de masa fundida se reconduce a la sección de plastificación. De esta manera, se pretende evitar que material de materia sintética no purificado llegue directamente a la sección de desgasificación o descarga, evitando el filtro de masa fundida.
La desventaja de este procedimiento es que, en la práctica, el flujo de masa fundida, no obstante, sigue incidiendo en la junta, al menos junto con restos de impurezas. Especialmente en el caso de impurezas metálicas o minerales, este flujo de material abrasivo conduce al desgaste de la superficie de estanqueización y, tarde o temprano, se pierde la barrera de masa fundida y el material pasa a través de la superficie de estanqueización a la zona de tornillo sin fin situada a continuación. Resulta, por tanto, una especie de derivación y material contaminado sin filtrar puede pasar por la extrusora.
Por lo tanto, en el documento WO94/29097A se propuso prever en la carcasa de la segunda sección de tornillo sin fin, entre la abertura de entrada y las aberturas de desgasificación, al menos un cuerpo de retención para el flujo de materia sintética, que fuerza al flujo de materia sintética a adoptar una forma tubular y es ajustable con respecto a la abertura de entrada, estando el cuerpo de retención situado delante de la abertura de entrada de tal manera que la materia sintética que fluye por la abertura de entrada a la carcasa de la segunda sección de tornillo sin fin incide directamente en el contorno del cuerpo de retención que está dispuesto a una distancia axial delante de la abertura de desgasificación más cercana a ella y que tiene una sección transversal que se va estrechando hacia la segunda sección de tornillo sin fin. La desventaja de este dispositivo es que el cuerpo de retención está expuesto a un desgaste mecánico por la masa fundida de materia sintética y, por ello, el cuerpo de retención va perdiendo crecientemente su estanqueidad durante un uso prolongado y la masa fundida sin filtrar puede pasar por la extrusora.
Del documento WO2007/124519A se conoce una extrusora para la desgasificación y la filtración de masas fundidas de materia sintética, con un tornillo sin fin de extrusión que está montado en una carcasa y comprende una sección de plastificación en el lado de entrada, una sección de desgasificación situada antes de una sección de descarga y, entre la sección de plastificación y la sección de desgasificación, un paso de transporte en sentido contrario, y con al menos un canal de flujo que puentea el paso de transporte en sentido contrario, un canal de flujo que contiene un filtro de masa fundida, formando el tornillo sin fin de extrusión entre el paso de transporte en sentido contrario y la boca del canal de flujo en el lado de salida un paso de transporte en el mismo sentido, y presentando la carcasa en la zona de transición entre el paso de transporte en sentido contrario y el paso de transporte en el mismo sentido al menos una abertura de desgasificación.
De esta manera, se pretende evitar el traspaso directo de material y gas desde la sección de plastificación a la sección de desgasificación a través del paso de transporte.
Del documento WO2013/013916A se conoce un dispositivo para la desgasificación de material extruido termoplástico, compuesto por una carcasa de extrusora y un tornillo sin fin de extrusión montado en esta carcasa, que presenta al menos una sección de estanqueización. Esta sección de estanqueización divide la carcasa de extrusora axialmente en una cámara de flujo ascendente y una cámara de flujo descendente, conduciendo un canal de traspaso desde la cámara de flujo ascendente a la cámara de flujo descendente. En la cámara de flujo descendente está dispuesta al menos una abertura de evacuación de gas, que está dispuesta en la dirección de transporte del tornillo sin fin de extrusión en la cámara de flujo descendente antes de la boca del canal de traspaso. De esta manera, se pretende mejorar el grado de desgasificación de la masa fundida de materia sintética durante todo el funcionamiento y también cuando el dispositivo se vuelve a poner en funcionamiento. También en este caso existe la desventaja de que la sección de estanqueización está sometida a un gran desgaste mecánico y, por tanto, a medida que pasa el tiempo de funcionamiento no se puede descartar el paso directo de la masa fundida impurificada.
El documento DE3336179A1 divulga un equipo para la fabricación de materias sintéticas termoplásticas espumadas. Para ello, se usa una extrusora homogeneizadora, en cuyo extremo se introduce un agente espumante y que en una unidad de refrigeración siguiente con un transportador de tornillo sin fin refrigera la mezcla, de manera que el agente espumante no puede descomponerse por causas térmicas.
El documento GB1168063A divulga un filtro para extrusoras de materia sintética. Está previsto para ser instalado entre una prensa y un cabezal de extrusión.
El documento DE1131875B divulga una boquilla para procesar materiales plásticos en prensas de tornillo sin fin.
La invención tenía el objetivo de proporcionar un dispositivo y un procedimiento para la desgasificación y la filtración de masas fundidas de materia sintética, que eviten las desventajas del estado de la técnica.
El objeto de la invención es, por tanto, un dispositivo según la reivindicación 1 para la filtración y la desgasificación de masas fundidas de materia sintética, en particular masas fundidas de materia sintética termoplástica, que presenta una extrusora de alimentación que presenta al menos un tornillo sin fin de extrusión que puede girar en una carcasa, desembocando la extrusora de alimentación en la zona de alimentación de uno o varios filtros de masa fundida paralelos y estando situado en la zona de descarga del / de los filtro/s de masa fundida una extrusora de descarga con al menos un tornillo sin fin de extrusión, que se acciona en dirección contraria a la dirección de la extrusora de alimentación, de manera que la punta del tornillo sin fin actúa como zona de entrada y la zona próxima al accionamiento funciona como zona de descarga, estando prevista en la carcasa, antes del accionamiento de la extrusora de descarga, una abertura de descarga para la descarga de la masa fundida, estando estanqueizado el vástago del tornillo sin fin de la extrusora con respecto al accionamiento de la extrusora de descarga mediante elementos de estanqueización y desembocando la extrusora de alimentación en válvulas de masa fundida y/o desviadores de masa fundida preconectados al filtro de masa fundida, y/o estando previstos en la zona de descarga del / de los filtro/s de masa fundida, válvulas de masa fundida y/o desviadores de masa fundida postconectados al filtro de masa fundida, después de los cuales está situada la extrusora de descarga, y estando previstas en la zona de la extrusora de descarga una o varias zonas de desgasificación.
Mediante el dispositivo según la invención y el procedimiento según la invención referido a este, para su uso según la reivindicación 12, es posible filtrar después de la fusión los gases y las sustancias emisoras de gas de una masa fundida que puede producirse previamente, y a continuación, plastificar y homogeneizar el material en buena calidad.
Si es necesario, el proceso de purificación puede ser apoyado por aditivos, coadyuvantes, absorbentes, catalizadores y similares, en cuyo caso las sustancias accesorias también pueden ser eliminadas o desgasificadas durante la filtración.
Las extrusoras de alimentación y/o de descarga pueden estar realizadas como extrusora de un solo eje, de dos ejes o de múltiples ejes.
La extrusora de alimentación desemboca convenientemente en válvulas de masa fundida y/o desviadores de masa fundida preconectados al (a los) filtro(s) de masa fundida. En la zona de descarga del / de los filtro/s de masa fundida, están previstas válvulas de masa fundida y/o desviadores de masa fundida postonectados al filtro de masa fundida / desviador de masa fundida, detrás de los cuales está situada la extrusora de descarga.
Como filtro de masa fundida pueden emplearse, por ejemplo, filtros de banda usuales. Pero también son concebibles todos los demás sistemas de filtración. En particular, en esta zona también pueden estar instalados sistemas de desgasificación que, además de la humedad, también eliminen sustancias olorosas, por ejemplo, aplicando un vacío (por ejemplo, 10 a 10-4 mbares).
En la zona de la extrusora de descarga, en la carcasa está prevista al menos una abertura de descarga que está dispuesta en un ángulo de hasta 120°.
La extrusora de descarga se acciona en dirección opuesta a la habitual. La punta del tomillo sin fin de la extrusora de descarga engrana en el elemento de salida del filtro y transporta la masa fundida en dirección al motor. Por lo tanto, la extrusora de descarga está realizada en simetría especular con respecto a la extrusora de alimentación.
La extrusora de descarga presenta una zona de entrada situada en la zona de la punta del tornillo sin fin. A continuación de esta zona de entrada se encuentran la zona de compresión y después la zona de descarga antes de la zona de accionamiento de la extrusora de descarga. En la zona del accionamiento de la extrusora de descarga, el tornillo sin fin se estanqueiza a través de dispositivos de estanqueización. La estanqueidad puede realizarse, por ejemplo, mediante la solidificación de masa fundida, mediante un laberinto o mediante elementos de marcha en sentido contrario. Pero también es posible lograr la estanqueización mediante el suministro de masa de estanqueización o granulado de plástico, dado el caso, a través de una extrusora adicional.
Incluso si en esta zona se produjeran fugas, no tienen importancia para la calidad de la masa fundida filtrada, ya que la masa fundida ya está filtrada y, por tanto, no puede contribuir al desgaste de los componentes de la extrusora.
La masa fundida no se descarga a través de la punta del tornillo sin fin como es habitual, sino verticalmente o en un ángulo de hasta 120°. Para evacuar la masa fundida, puede estar previsto a su vez un tornillo sin fin en la zona de descarga, que transporta la masa fundida hacia fuera de la extrusora a través de la abertura de descarga.
De manera ventajosa, la desgasificación en estas zonas de desgasificación puede realizarse bajo depresión.
Pero también es posible apoyar la desgasificación mediante alambres, meandros, pivotes o intersticios de cizallamiento.
Las puntas de tornillo sin fin de la extrusora de alimentación y/o de descarga también pueden estar soportadas y no tienen que tener un extremo libre. Esto es especialmente ventajoso si se produce una carga asimétrica debido al bloqueo de uno de los dos filtros, por ejemplo, durante un proceso de limpieza del filtro. El soporte del tornillo sin fin permite una mejor sincronización, especialmente en el caso de tornillos sin fin más largos, y puede absorber fuerzas axiales adicionales.
La figura 1 muestra un dispositivo según la invención para la filtración y la desgasificación de masas fundidas de materia sintética.
En este ejemplo de realización, se usan 2 unidades de filtrado.
Significan
10 la zona de entrada
20 la zona de descarga
30 la zona de filtración
11 la extrusora de alimentación
12 el accionamiento de la extrusora de alimentación
13 el tornillo sin fin de la extrusora de alimentación
14 la punta del tornillo sin fin de la extrusora de alimentación
15 las válvulas de masa fundida para la alimentación de la masa fundida a la zona de filtración
16 la abertura de suministro de la masa fundida a la extrusora de alimentación
21 la extrusora de descarga
22 el accionamiento de la extrusora de descarga
23 el tornillo sin fin de la extrusora de descarga
24 la punta del tornillo sin fin de la extrusora de descarga
25 las válvulas de masa fundida para la descarga de la masa fundida
26 un elemento de estanqueización
27 la abertura de descarga para transportar la masa fundida hacia fuera de la extrusora de descarga 31 Módulos de filtro

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Dispositivo para la filtración y la desgasificación de masas fundidas de materia sintética, en particular masas fundidas de materia sintética termoplástica, que presenta una extrusora de alimentación (11) que presenta al menos un tornillo sin fin de extrusión (13) que puede girar en una carcasa, desembocando la extrusora de alimentación en la zona de alimentación de uno o varios filtros de masa fundida (31) paralelos y estando situado en la zona de descarga del / de los filtro/s de masa fundida una extrusora de descarga (21) con al menos un tornillo sin fin de extrusión (23) que se acciona en dirección contraria a la dirección de la extrusora de alimentación, de manera que la punta de tornillo sin fin (24) funciona como zona de entrada y la zona próxima al accionamiento funciona como zona de descarga, estando prevista en la carcasa, antes del accionamiento de la extrusora de descarga (22), una abertura de descarga (27) para la descarga de la masa fundida, caracterizado porque el vástago del tornillo sin fin de extrusora (26) está estanqueizado con respecto al accionamiento de la extrusora de descarga mediante elementos de estanqueización desembocando la extrusora de alimentación en válvulas de masa fundida (15) y/o desviadores de masa fundida preconectados al filtro de masa fundida, y estando previstos en la zona de descarga del / de los filtro/s de masa fundida, válvulas de masa fundida (25) y/o desviadores de masa fundida postconectados al filtro de masa fundida, después de los cuales está situada la extrusora de descarga, y porque en la zona de la extrusora de descarga están previstas una o varias zonas de desgasificación.
2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque en la zona de la extrusora de descarga está dispuesta la abertura de descarga (27) en un ángulo de hasta 120°.
3. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque la extrusora de descarga presenta al menos una zona de entrada, una zona de compresión y una zona de descarga.
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la desgasificación en la zona de desgasificación se realiza bajo depresión.
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la desgasificación en la zona de desgasificación se apoya mediante alambres, meandros, pivotes o intersticios de cizallamiento.
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la extrusora de alimentación comprende al menos una zona de entrada, una zona de compresión y una zona de descarga.
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado en que (una) zona(s) de mezcla y transporte en la extrusora de descarga está/n dispuesta/s en imagen especular con respeto a la disposición de las zonas correspondientes en la extrusora de alimentación.
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque como elementos de estanqueización (26) se usan los equipos para la solidificación de masa fundida, elementos de marcha en sentido contrario o un sistema de laberinto que estanqueizan la cámara del tornillo sin fin de extrusora de descarga contra el accionamiento de la extrusora de descarga (22), o la estanqueización se consigue mediante un suministro de masas de estanqueización o granulado de materia sintética.
9. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado porque el suministro de masas de estanqueización o de granulado de materia sintética se realiza a través de una extrusora adicional.
10. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la geometría del tornillo sin fin en la extrusora de descarga (21) está realizada en imagen especular con respecto a la geometría del tornillo sin fin de la extrusora de alimentación (11).
11. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la extrusora de descarga (21) y/o la extrusora de alimentación (11) presentan dos o más tornillos sin fin de extrusión que pueden estar realizadas se manera que giran en el mismo sentido o en sentidos contrarios.
12. Procedimiento para el uso de un dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 11, para la filtración y la desgasificación de masas fundidas de materia sintética termoplásticas.
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