ES2960931T3

ES2960931T3 - Método y dispositivo para el tratamiento de policondensados

Info

Publication number: ES2960931T3
Application number: ES20205695T
Authority: ES
Inventors: Julian Leingartner; Hans-Jürgen Luger; Max Philip Lutz
Original assignee: SML Maschinen GmbH
Current assignee: SML Maschinen GmbH
Priority date: 2020-11-04
Filing date: 2020-11-04
Publication date: 2024-03-07
Anticipated expiration: 2040-11-04
Also published as: US20240009890A1; WO2022096179A1; PL3995278T3; EP3995278B1; PT3995278T; EP3995278A1

Abstract

Método y dispositivo para procesar policondensados, con el que el material en forma de gránulos o en forma de material reciclado se procesa en una masa fundida, que comprende a) alimentar el material a una esclusa de vacío (1), en la que el material está bajo una presión reducida se mantiene la presión en comparación con la presión ambiente; b) transportar el material desde la esclusa de vacío (1) a una primera extrusora (2), que tiene un área de llenado (3) y una zona de alimentación (4), siendo el área de llenado (3) y la zona de alimentación (4) a una presión relativa a la presión ambiente se mantiene la presión reducida y el material se funde al menos parcialmente en la primera extrusora (2); c) transportar el material fundido desde la primera extrusora (2) a una segunda extrusora (5), estando diseñada la segunda extrusora (5) como extrusora de doble husillo y girándose los dos husillos de la segunda extrusora (5) en sentido opuesto. direcciones, la segunda extrusora (5) tiene al menos una zona de desgasificación (6) y una zona de dosificación (7) contigua a ella en la dirección de transporte, siendo desgasificado el material fundido en la zona de desgasificación (6) y estando presurizado el material fundido y descargado en la zona de medición. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Método y dispositivo para el tratamiento de policondensados

La invención se refiere a un procedimiento para el tratamiento de policondensados, en particular de poli(tereftalato de etileno), con el que se trata el material en forma de gránulos o en forma de reciclado para obtener una masa fundida. Además, la invención se refiere a un dispositivo para el tratamiento de policondensados.

Por el documento DE 4232616 A1 se conoce un procedimiento genérico y un dispositivo correspondiente.

Los polímeros producidos por policondensación como, por ejemplo, el poli(tereftalato de etileno) (PET), son higroscópicos y, por lo tanto, tienden a absorber agua. El agua contenida en el material, las fracciones de bajo peso molecular, así como los productos de disociación resultantes conducen a un acortamiento de las cadenas moleculares durante el tratamiento y, por tanto, a una reducción de la viscosidad. Es necesaria una viscosidad suficientemente alta, medible por ejemplo mediante el denominado valor IV para el tratamiento posterior. Además, las propiedades mecánicas y físicas del producto final también vienen determinadas por la degradación del material que se produce durante el tratamiento. Por lo tanto, desde el punto de vista de la ingeniería de procesos, es esencial que el tratamiento del material sea lo más suave posible y que se evite la degradación hidrolítica del material. El factor determinante de la calidad es la eliminación del agua y de otros componentes volátiles antes y durante el tratamiento.

Los procedimientos en los que se tratan materiales con una viscosidad inicial baja son especialmente críticos con respecto a la degradación del material. Esto se refiere sobre todo al tratamiento de materiales reciclados que ya han sido dañados por uno o más procedimientos previos de tratamiento. Especialmente para el material PET, existe aquí una gran relevancia industrial, ya que hoy en día se tratan grandes cantidades de material molido de botellas y películas.

El tratamiento de reciclados plantea el desafío, desde el punto de vista de la ingeniería de procesos, de que estos están sujetos en parte a considerables fluctuaciones de material, especialmente con respecto al material de partida. Para que el procedimiento de tratamiento sea estable, una planta de este tipo debe ser capaz de tener en cuenta, por un lado, las densidades aparentes bajas y, por otro, las fluctuaciones de la densidad aparente.

A este respecto, se sabe que en el tratamiento de policondensados, en particular de PET, se utilizan plantas de secado por extrusión con un tiempo de circulación de al menos 4 a 6 horas y temperaturas de procedimiento de unos 160 °C. Sin embargo, su adquisición y funcionamiento son caros (especialmente desde el punto de vista del consumo de energía). En el caso del reciclado en forma de material molido de películas o de botellas, el procedimiento de secado y la manipulación del material también resultan muy complejos. En el caso de la alimentación directa de las extrusoras, las fluctuaciones de la densidad aparente provocan considerables fluctuaciones en el procedimiento.

Además, se han dado a conocer diversas soluciones para resolver los problemas que aquí se plantean y, concretamente, para evitar un proceso de secado.

En el documento DD 280500 A5 se describe un procedimiento que describe la dosificación en vacío por medio de una extrusora, preferiblemente una extrusora de doble husillo. Está previsto que el material sea amasado, calentado y desgasificado por el tornillo sinfín por debajo de la temperatura de fusión. La desventaja en este caso es que la capacidad de desgasificación por debajo de la temperatura de fusión es limitada.

Según el documento WO 2012/051639 A1, el rendimiento de desgasificación se aumenta precalentando el material mediante un recipiente de almacenamiento calentado, que se antepone al dispositivo dosificador o del tornillo dosificador. En ambos casos, el tratamiento posterior se lleva a cabo mediante extrusoras de uno o dos husillos, que están equipadas con una o más zonas de desgasificación.

Se sabe además que la acumulación de presión es asumida por una bomba de masa fundida con el fin de reducir la energía de cizallamiento y, por tanto, la degradación del material en la zona de descarga de material de la extrusora. En contraste con el transporte forzado de una bomba de masa fundida, la eficiencia de bombeo de una extrusora, especialmente en el caso de una extrusora de doble husillo de marcha en el mismo sentido, es menor debido al mecanismo de transporte basado en el flujo por arrastre y por presión. En combinación con la humedad introducida en el material, el cizallamiento, el largo tiempo de residencia y las altas temperaturas de la masa fundida provocan una rápida degradación del material. Las desventajas de una bomba de masa fundida, sin embargo, son la escasa autolimpieza de los engranajes, así como el estancamiento del material en los cojinetes de deslizamiento. Esto también conduce a la degradación del material, que se traduce en un color amarillo o un aumento de los productos de disociación como el acetaldehído (AA).

Para aumentar el rendimiento de la desgasificación, en el documento EP 1226922 B1 se propone una extrusora de doble husillo de marcha en el mismo sentido con varias zonas de desgasificación (atmosférica y al vacío), en cuyo caso se prescinde del secado previo del material. En el documento EP 1440 783 A1 se propone una extrusora de doble husillo de marcha en el mismo sentido con desgasificación para la producción de cintas de embalaje de PET con un diseño similar. También se conocen extrusoras de un husillo modificadas con mayor rendimiento de desgasificación.

Por ejemplo, en los documentos DE 102013019611 A1 y DE 102018128884 A1 se utiliza un denominado elemento de rotor o elemento de satélite en el que se insertan varios husillos mezcladores. La desventaja de este sistema es de nuevo el peligro de depósitos de material en puntos muertos, así como un amplio espectro de tiempo de permanencia.

Además, por la contribución de F. Hensen y W. Imping "Kaskaden-Extrusionssysteme verbessern den Extrusionsprozess" ("Sistemas de extrusión en cascada mejoran el proceso de extrusión" (Kunststoffe 80.6 (1990), páginas 673 a 678), se conoce la división de las diversas etapas del procedimiento para la preparación de la masa fundida en el procedimiento de extrusión entre dos o más extrusoras conectadas en serie. La ventaja de una cascada de extrusoras de este tipo es que cada extrusora puede adaptarse a la respectiva etapa del procedimiento en términos de construcción de la máquina y tecnología del procedimiento. Con este fin, en el documento DE 42 32 616 A1, mencionado al principio, se propone una cascada de extrusoras de tres fases en la que se utiliza una extrusora de doble husillo de marcha en el mismo sentido para desgasificar el plástico fundido. Se propone una extrusora de un solo husillo para la fusión y una extrusora de un solo husillo o una bomba de masa fundida para la descarga del material.

En general, sin embargo, la desventaja predominante de los sistemas de extrusión que prescinden del secado previo o que sólo realizan la desgasificación en estado fundido es que la humedad presente provoca daños considerables en el material durante el procedimiento de fusión. La experiencia demuestra que esto supera muy rápidamente el nivel aceptable para la calidad del producto final. Para contrarrestarlo, también se conocen procedimientos que permiten un aumento de la viscosidad, es decir, la inversión de la reacción de degradación. Se distingue entre reacciones de policondensación en estado sólido ("Solid State Polycondensation" - SSP) y en estado líquido ("Liquid State Polycondensation" - LSP). En el documento EP 3274 148 B1 se describe una planta para llevar a cabo la LSP (se hace referencia expresa a este documento a la luz de las siguientes explicaciones). La desventaja de este sistema es que da lugar a tiempos de permanencia y de cambio de material muy largos, lo que limita la flexibilidad de la producción. En el caso del PET, por ejemplo, el largo tiempo de permanencia conduce a la formación de dobles enlaces conjugados en las cadenas moleculares debido a reacciones continuas paralelas y, por tanto, al amarilleamiento de la masa fundida. Una fusión precedente de material no secado y húmedo conduce a un aumento adicional del tiempo de permanencia, ya que la pérdida de viscosidad debe compensarse de nuevo con un tiempo de reacción prolongado.

Asimismo, se conocen plantas y procedimientos que utilizan SSP. Estas pueden incluirse en posición anterior o posterior al procedimiento de extrusión. En el caso de una inclusión anterior y del tratamiento del material molido, una desventaja esencial del procedimiento es que el aumento de viscosidad alcanzable está significativamente relacionado con el tamaño y la forma del material. Así, el procedimiento SSP sólo permite pequeñas variaciones en la densidad aparente para mantener una calidad constante del material. Asimismo, en el caso del PET-G, existe el riesgo de que el material molido se pegue por encima de la temperatura de transición vítrea. Por esto, se utilizan agitadores como los descritos en los documentos AT 411 235 B y At 413 965 B, por ejemplo. Aunque los procedimientos propuestos permiten aumentar la viscosidad, los inconvenientes ya mencionados están presentes en la unidad de extrusión existente con extrusora de husillo simple o doble y bomba de masa fundida. Además, el control del procedimiento es muy complejo, los tiempos de cambio de material son igualmente elevados y, en total, el aumento de la viscosidad en el reactor<s>S<p>queda anulado en su mayor parte por el daño del material en la extrusión.

Por lo tanto, la invención se basa en el objetivo de proporcionar un procedimiento y un dispositivo del tipo mencionado anteriormente, con los que sea posible mantener lo más baja posible la pérdida de viscosidad debida a la degradación hidrolítica y permitir una producción con suficiente calidad de material.

Además, se pretende conseguir un tiempo de permanencia corto, un espectro de tiempo de permanencia estrecho, una desgasificación eficiente, una fusión suave y una acumulación de presión eficiente.

En contraste con las plantas de secado de gran volumen y reactores (SSP, LSP), deben poder realizarse cambios cortos de material y formulación. Además, debe lograrse la mayor flexibilidad posible para el tratamiento combinado de material nuevo (granulado) y reciclado (molido) (los reactores para LSP y SSP sólo permiten un aumento de la viscosidad, cuya magnitud depende del control del procedimiento). Debido al largo tiempo de permanencia en la fase fundida, el procedimiento LSP tiene la desventaja de una alta coloración amarilla. Tanto en el procedimiento SSP como en el LSP, para la descarga del material se suele utilizar una bomba de masa fundida que presenta zonas muertas con masa fundida estancada. Esto, a su vez, provoca la degradación del material, su amarilleamiento y la formación de productos de disociación no deseados (por ejemplo, acetaldehído). Por lo tanto, otro objetivo de la invención es hacer posible prescindir de una bomba de masa fundida.

El logro de este objetivo gracias a la invención se caracteriza porque el procedimiento según la reivindicación 1 comprende la secuencia de las siguientes etapas:

a) introducir el material a una compuerta al vacío en la que el material se mantiene a una presión reducida con respecto a la presión ambiente;

b) transportar el material desde la compuerta al vacío a una primera extrusora que tiene una región de envasado y una zona de ingreso, en donde la región de embalaje y la zona de ingreso se mantienen a una presión reducida con respecto a la presión ambiente y en donde el material se funde al menos parcialmente, preferiblemente completamente, en la primera extrusora;

c) transportar el material al menos parcialmente fundido desde la primera extrusora a una segunda extrusora, y la segunda extrusora está diseñada como una extrusora de doble husillo y los dos husillos de la segunda extrusora giran en direcciones opuestas, en donde la segunda extrusora tiene al menos una zona de desgasificación y una zona de dosificación contigua en la dirección de transporte, y el material fundido se desgasifica en la zona de desgasificación y el material fundido se presuriza en la zona de dosificación y se descarga desde la segunda extrusora.

Preferiblemente se dispone un elemento dosificador entre la compuerta al vacío y la primera extrusora, en cuyo caso el material se transporta desde la compuerta al vacío a la primera extrusora por medio del elemento dosificador, con un caudal de masa o volumen predeterminado (masa o volumen de material por tiempo). De este modo, es especialmente preferible que el material se transporte desde el elemento dosificador a la primera extrusora con un caudal de masa o volumen tal que la zona de ingreso de la primera extrusora no se llene completamente de material; preferiblemente, se proporciona aquí una cantidad de llenado máxima del 95% (o incluso sólo del 90%), es decir, el volumen de las espiras del husillo que pueden recoger material se llena de material con un máximo del 95% (o incluso sólo del 90%).

La presión en la compuerta al vacío y/o en la sección de llenado de la primera extrusora es preferiblemente como máximo de 100 mbar, siendo especialmente preferible un rango de presión entre 0,1 mbar y 10 mbar. La presión en la zona de desgasificación de la segunda extrusora es preferiblemente como máximo de 100 mbar, y particularmente preferible como máximo es de 30 mbar.

Como primera extrusora se utiliza preferiblemente una extrusora de un husillo, aunque también es posible utilizar una extrusora de múltiples husillos.

El material se filtra preferiblemente entre la primera extrusora y la segunda extrusora. Además, se puede prever que el material se filtre después de la segunda extrusora.

En un desarrollo avanzado preferido del procedimiento propuesto se prevé que la viscosidad del material se mida entre la primera extrusora y la segunda extrusora utilizando un reómetro. De modo similar, adicional o alternativamente, la viscosidad del material tras la segunda extrusora puede medirse mediante un reómetro. En este caso se puede prever que, en función de la viscosidad medida del material tras la primera extrusora y/o tras la segunda extrusora, se modifique al menos un parámetro del proceso, preferiblemente en un circuito de regulación cerrado. En este caso, el parámetro de proceso es, en particular, la presión negativa en la sección de llenado y/o en la zona de ingreso de la primera extrusora. Además, el parámetro de proceso puede ser la presión negativa en la zona de desgasificación de la segunda extrusora. Esto permite vigilar continuamente la calidad de la masa fundida que se va a generar y mantener (automáticamente) sus propiedades dentro de un intervalo predeterminado.

Un medio para aumentar la presión, en particular una bomba de masa fundida, puede disponerse tras la segunda extrusora y la presión en el material puede aumentarse con este medio.

El material puede secarse antes de introducirse en la compuerta al vacío, en particular mediante un secador de vacío o un secador de infrarrojos.

Como otra medida ventajosa se puede prever que después de que el material haya sido introducido en la compuerta al vacío, la viscosidad del material aumente por policondensación en estado sólido (SSP). De manera análoga, también es posible que después de fundir el material en la primera extrusora y/o en la segunda extrusora, se lleve a cabo un aumento de la viscosidad del material mediante policondensación en estado líquido (LSP).

El dispositivo según la reivindicación 18 para el tratamiento de policondensados, en particular poli(tereftalato de etileno), con el que el material puede ser convertido en una masa fundida en forma de gránulos o en forma de reciclado, comprende una primera extrusora que tiene una sección de llenado y una zona de ingreso, y una segunda extrusora instalada ante la primera extrusora, en donde la segunda extrusora está diseñada como una extrusora de doble husillo, y donde la segunda extrusora tiene al menos una zona de desgasificación; el dispositivo se caracteriza de acuerdo con la invención por una compuerta al vacío en la que el material puede mantenerse a una presión reducida en comparación con la presión ambiente, y la primera extrusora está dispuesta atrás de la compuerta al vacío, los dos husillos de la segunda extrusora están diseñados para girar en direcciones opuestas, y la segunda extrusora tiene una zona de dosificación que sigue a la zona de desgasificación en la dirección de transporte.

Entre la compuerta al vacío y la primera extrusora puede disponerse un elemento dosificador para transportar el material a un caudal másico o volumétrico predeterminado.

La primera extrusora es preferiblemente una extrusora de un solo husillo.

Puede disponerse un filtro entre la primera extrusora y la segunda extrusora. Además, puede disponerse un filtro aguas tras la segunda extrusora.

Puede disponerse un reómetro entre la primera extrusora y la segunda extrusora para medir la viscosidad del material. Además, un reómetro para medir la viscosidad del material puede disponerse tras la segunda extrusora.

Un medio para aumentar la presión, en particular una bomba de masa fundida, puede disponerse además tras la segunda extrusora. Preferiblemente, sin embargo, tales medios se omiten.

La presente idea se refiere, por tanto, a un procedimiento y a una planta para el tratamiento de policondensados, en particular de PET, en forma de granulado o reciclado (por ejemplo, material molido de botellas o películas). En este caso, el material de partida, que puede estar presente en un estado sin secar, se alimenta a través de la compuerta al vacío a un dispositivo de dosificación, por ejemplo, un transportador de husillo, que está al vacío. Por medio del dispositivo de dosificación se efectúa la alimentación de la primera extrusora, preferiblemente de una extrusora de un husillo, en la que el material se desgasifica, se comprime y se funde. La unidad de dosificación antepuesta, permite hacer funcionar la primera extrusora en modo subalimentado, es decir, con espiras de husillos sólo parcialmente llenas, en particular en una sección considerable de la extensión longitudinal de la extrusora. En particular, con el precalentamiento simultáneo, es posible continuar desgasificando el material eficientemente al vacío, por lo que esta desgasificación tiene lugar "hacia atrás", es decir, en contra de la dirección de transporte. A continuación, el material se introduce en estado fundido en una extrusora de doble husillo de marcha en sentido contrario, es decir, la segunda extrusora. En la extrusora de doble husillo, la masa fundida se desgasifica adicionalmente aprovechando la coalescencia, la gran superficie y el largo tiempo de permanencia; en la zona de dosificación de la segunda extrusora se acumula la presión de extrusión necesaria mediante el transporte forzado especificado.

Las soluciones conocidas anteriormente se basan en un alto rendimiento de desgasificación en la fase fundida, por ejemplo, mediante el uso de extrusoras de doble husillo de marcha en el mismo sentido o elementos mezcladores especiales con varios husillos. Por el contrario, la ventaja de la presente invención es que una parte sustancial de la humedad y de los componentes volátiles contenidos en el material se elimina antes del procedimiento de fusión, evitando así la degradación hidrolítica. Con la solución propuesta, la desgasificación en la fase fundida tiene lugar a velocidades de husillo significativamente más bajas que con las soluciones conocidas anteriormente. Esto permite tiempos de permanencia más largos en la zona de desgasificación en comparación con las soluciones conocidas y, por tanto, un mayor rendimiento de la desgasificación. Además del aumento de la difusión, también se incrementa el transporte macroscópico de masa en forma de burbujas de gas, ya que no hay dispersión de burbujas de gas en comparación con las extrusoras de marcha rápida. Asimismo, en la misma extrusora es posible una acumulación eficaz de la presión gracias al transporte forzado. En comparación con una bomba de masa fundida, la extrusora según la presente invención presenta una autolimpieza mucho mejor.

Esto a su vez previene la degradación del material con los efectos asociados en la calidad del material.

Con un gran dimensionamiento de la zona de desgasificación es posible un aumento de la viscosidad mediante una reacción LSP. El diseño de la geometría del husillo permite un espectro de tiempo de permanencia estrecho y una buena autolimpieza.

Del mismo modo, es posible implementar un dispositivo separado para poner en práctica el aumento de viscosidad por LSP entre la primera y la segunda extrusora de la cascada. En este caso, la zona de desgasificación de la extrusora de doble husillo puede omitirse y ésta puede utilizarse únicamente para la descarga suave de la masa fundida y la acumulación de presión.

Si el volumen después de la compuerta al vacío al principio del sistema se diseña adecuadamente, se puede poner en práctica un aumento de viscosidad mediante una reacción SSP antes de la fusión.

De esta manera, el concepto propuesto comprende, en particular, una compuerta al vacío, una unidad de dosificación evacuada y dos extrusoras conectadas en serie (en cascada). La desgasificación previa a la fusión del material tiene lugar en la unidad de dosificación al vacío, así como en la zona de ingreso de la primera extrusora (diseñada preferiblemente como extrusora de un husillo). La ventaja de la unidad de dosificación es que permite tiempos cortos de cambio de material gracias a su compacidad. Además, es posible reaccionar muy rápidamente a las fluctuaciones de la densidad aparente en términos de control técnico durante el procedimiento de dosificación.

El uso de la unidad de dosificación permite que la primera extrusora funcione en modo subalimentado, por lo que la zona de ingreso también está al vacío. Un aspecto relevante es que el procedimiento de desgasificación tiene lugar con un calentamiento simultáneo del material por fricción (introducido por el husillo giratorio, así como a través del calentamiento del cilindro de la primera extrusora). El calentamiento simultáneo provoca un aumento significativo de la difusión en el material y, por lo tanto, es mucho más eficiente que los sistemas de secado antepuestos, que tienen que introducir la energía a través de aire calentado.

Esta zona de ingreso de la primera extrusora es mucho más larga que en las extrusoras convencionales. En la segunda sección de la primera extrusora se produce una fusión rápida y suave y una homogeneización del material.

Otra característica esencial de la solución propuesta de la cascada de extrusoras descrita es el uso de una extrusora de doble husillo con husillos que giran en direcciones opuestas. Esta extrusora, alimentada con polímero fundido, se utiliza para desgasificar la masa fundida y acumular la presión. Con la extrusora de doble husillo con marcha en sentido contrario, las ventajas antes mencionadas en el procedimiento de desgasificación se deben a las bajas velocidades de rotación. La coalescencia del gas ligado a la masa fundida se impulsa en forma de burbujas, que son transportadas a la superficie por el flujo rotativo existente. Como resultado, las burbujas de gas escapan a la atmósfera o son succionadas por el vacío que se ajusta. Este transporte macroscópico de gas es mucho más eficaz que un transporte de gas puramente difusivo.

Otra ventaja de la extrusora de doble husillo de marcha en sentido contrario es que debido a la geometría del husillo se crean cámaras de transporte cerradas y, por lo tanto, la zona de descarga o dosificación tiene la misma función que una bomba de masa fundida. Esto significa que, aparte de las corrientes de fuga, hay un transporte forzado y, por lo tanto, se puede controlar el rendimiento. Otra ventaja de la geometría de husillo es que la autolimpieza se consigue mediante el raspado mutuo de los husillos. Las bombas de masa fundida suelen lubricarse con el polímero transportado. Sin embargo, en los cojinetes de deslizamiento, el material está sometido a cizallamiento permanente y, por tanto, a degradación. Además del corto tiempo de permanencia y la autolimpieza, la acumulación de presión es mucho más eficiente que con una combinación de una bomba de masa fundida con una extrusora de husillo simple o doble, que también introducen un mayor aporte de cizallamiento debido al transporte por medio de arrastre/flujo de presión.

El dibujo muestra un ejemplo de una realización de la invención. La figura única muestra esquemáticamente la estructura de un dispositivo para generar una masa fundida a partir de un granulado o reciclado de PET.

En la figura se muestra un dispositivo con el que un material de partida M en forma de granulado o reciclado se trata para formar una masa fundida S. La masa fundida S puede entonces utilizarse para la producción de una masa fundida a partir del granulado o reciclado. A continuación, la masa fundida S puede utilizarse para fabricar, por ejemplo, una película de plástico, para lo cual se indica esquemáticamente una boquilla 12 para extrusión de película plana.

El material M se introduce a través de una tolva de llenado 13 a una compuerta al vacío 1, que mantiene el material M a una presión reducida en comparación con la presión ambiente. Se indica que la zona de la compuerta al vacío 1 descarga gas G. En principio, la compuerta al vacío 1 funciona mediante dos correderas 19 y 20, a través de las cuales puede crearse un espacio herméticamente cerrado, que puede evacuarse mediante una bomba (no mostrada). Controlando las correderas 19, 20 de manera correspondiente, el material M puede mantenerse a una presión negativa. Cuando se abre la corredera 20, la presión negativa se propaga en consecuencia incluso hacia abajo en dirección de un elemento dosificador 8.

Inmediatamente después de la compuerta al vacío 1, por lo que sigue estando bajo presión negativa, el material M alcanza el elemento dosificador 8 que es accionado por un motor de accionamiento 14 y que, en el ejemplo de realización, está diseñado como una unidad de transporte helicoidal. Con el elemento dosificador 8 puede transportarse una cantidad predeterminada de material M en el tiempo e introducirse al otro procedimiento. El gas G se extrae posteriormente del material M mediante la presión negativa que se sigue aplicando incluso en la zona del elemento dosificador 8.

Desde el elemento dosificador 8, el material M pasa a una primera extrusora 2, que tiene una sección de llenado 3 y una zona de ingreso 4. La primera extrusora 2 es accionada por un motor de accionamiento 15 y un engranaje 16. En la primera extrusora 2, el material M se alimenta con un caudal de masa o volumen (masa o volumen de material M por tiempo) tal que las espiras de husillo de la primera extrusora sólo se llenan parcialmente (modo subalimentado). Al mismo tiempo, el material M se funde por la rotación del husillo de la primera extrusora 2 y por un calentamiento del barril del husillo de la extrusora 2, que no se muestra. Debido al llenado sólo parcial de las espiras del husillo en la zona de ingreso de la primera extrusora 2, puede tener lugar una desgasificación efectiva del material M, que se indica en la figura (eliminación del gas G). La desgasificación del material M tiene lugar, por tanto, en sentido contrario a la dirección de transporte de la primera extrusora 2. De esta manera, la desgasificación tiene lugar a través de la abertura de llenado o de la unidad de dosificación 8. En la segunda sección del husillo de la primera extrusora 2, que sigue a la zona de ingreso 4 en la dirección de transporte, el material se comprime, se funde y se homogeneiza. Además, aquí se efectúa la acumulación de presión necesaria para seguir transportando el polímero fundido.

El material M ahora fundido alcanza al final de la primera extrusora 2 a una segunda extrusora 5 que está diseñada como una extrusora de doble husillo con husillos que marchan en sentido contrario. La segunda extrusora 5 es accionada por un motor de accionamiento 17 a través de una caja de engranajes 18 (principalmente, los dos husillos de la extrusora) y tiene una zona de desgasificación 6 y una zona de dosificación 7. En la zona de desgasificación 6 se produce otra descarga de gas G de la masa fundida. En la zona de dosificación 7 se acumula presión en la masa fundida para transportarla fuera de la segunda extrusora 5. De este modo, la segunda extrusora 5 garantiza la desgasificación de la masa fundida, así como la descarga del material y la acumulación de presión en el material M.

Tras la segunda extrusora 5 se indica un filtro 9 que filtra la masa fundida S. Sin embargo, ya no se dispone de una bomba de masa fundida tras la segunda extrusora 5, ya que la presión necesaria en la masa fundida es generada por la segunda extrusora 5.

Entre la primera extrusora 2 y la segunda extrusora 5 se dispone un primer reómetro 10 que mide la viscosidad de la masa fundida en este punto. Del mismo modo, se dispone un segundo reómetro 11 tras la segunda extrusora 5, que mide de forma similar la viscosidad de la masa fundida.

La viscosidad de la masa fundida en los puntos respectivos de los dos reómetros 10, 11 puede tenerse en cuenta en el circuito de control cerrado al controlar la instalación, en particular para influir en la presión negativa en la compuerta al vacío 1 y garantizar así que la masa fundida S salga de la instalación con una calidad definida.

De este modo, partiendo del material M en forma de granulado o de material reciclado (en particular en forma de material molido de botella o de película), puede tener lugar la fabricación de granulado, de películas, de fibras, de filamentos o de otros productos plásticos y productos semiacabados.

La extrusión en cascada puede ampliarse, por ejemplo, implementando otro filtro entre la primera y la segunda extrusora. Del mismo modo, en lugar de una extrusora de un solo husillo, también puede utilizarse una extrusora de doble husillo de marcha en el mismo sentido como primera extrusora 2.

Lista de signos de referencia:

1 Compuerta al vacío

2 Primera extrusora

3 Sección de llenado de la primera extrusora

4 Zona de ingreso de la primera extrusora

5 Segunda extrusora

6 Zona de desgasificación de la segunda extrusora

7 Zona de dosificación de la segunda extrusor

8 Elemento de dosificación

9 Filtro

10 Primer reómetro

11 Segundo reómetro

12 Boquilla

13 Tolva de llenado

14 Motor de accionamiento

15 Motor de accionamiento

16 Caja de engranajes

17 Motor de accionamiento

18 Caja de engranajes

19 Corredera

20 Corredera

M Materia prima (granulado, reciclado)

G Gas

S Masa fundida

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento de tratamiento de policondensados, en particular de poli(tereftalato de etileno), por el cual el material (M) en forma de granulado o en forma de reciclado se transforma en una masa fundida, y el procedimiento comprende la secuencia de las etapas siguientes

(a) introducir el material (M) en una compuerta al vacío (1) en la que el material se mantiene a una presión reducida con respecto a la presión ambiente;

b) transportar el material desde la compuerta al vacío (1) a una primera extrusora (2), que tiene una sección de llenado (3) y una zona de ingreso (4), en donde la sección de llenado (3) y la zona de ingreso (4) se mantienen a una presión reducida con respecto a la presión ambiente, y el material se funde al menos parcialmente, preferiblemente por completo, en la primera extrusora (2);

c) transportar el material al menos parcialmente fundido desde la primera extrusora (2) a una segunda extrusora (5), en donde la segunda extrusora (5) está diseñada como una extrusora de doble husillo y los dos husillos de la segunda extrusora (5) giran en sentidos opuestos, en donde la segunda extrusora (5) tiene al menos una zona de desgasificación (6) y una zona de dosificación (7) contiguas en la dirección de transporte, en donde el material fundido se desgasifica en la zona de desgasificación (6) y el material fundido se presuriza en la zona de dosificación (7) y se descarga de la segunda extrusora (5).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque un elemento dosificador (8) está dispuesto entre la compuerta al vacío (1) y la primera extrusora (2), en donde el material es transportado desde la compuerta al vacío (1) a la primera extrusora (2) a un caudal másico o volumétrico predeterminado.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque el material se transporta desde el elemento dosificador (8) a la primera extrusora (2) con un caudal de masa o volumen tal que la zona de ingreso (4) de la primera extrusora (2) no se llena completamente de material, preferiblemente con un máximo del 95% de la cantidad máxima de llenado, de modo particularmente preferible con un máximo del 90% de la cantidad máxima de llenado.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la presión en la compuerta al vacío (1) y/o en la sección de llenado (3) de la primera extrusora (2) es como máximo de 100 mbar, preferiblemente entre 0,1 mbar y 10 mbar.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la presión en la zona de desgasificación (6) de la segunda extrusora (5) es como máximo de 100 mbar, preferiblemente como máximo de 30 mbar.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque como primera extrusora (2) se usa una extrusora de un husillo.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el material se filtra entre la primera extrusora (2) y la segunda extrusora (5).

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el material se filtra después de la segunda extrusora (5).

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la viscosidad del material entre la primera extrusora (2) y la segunda extrusora (5) se mide por medio de un reómetro (10).

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la viscosidad del material tras la segunda extrusora (5) se mide por medio de un reómetro (11).

11. Procedimiento según las reivindicaciones 9 o 10, caracterizado porque, en función de la viscosidad medida del material tras la primera extrusora (2) y/o tras la segunda extrusora (5), se modifica al menos un parámetro de proceso, preferiblemente en un circuito de control cerrado.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado porque el parámetro de proceso es la presión negativa en la sección de llenado (3) y/o en la zona de ingreso (4) de la primera extrusora (2).

13. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado porque el parámetro de proceso es la presión negativa en la zona de desgasificación (6) de la segunda extrusora (5).

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque un medio para aumentar la presión, en particular una bomba de masa fundida, está dispuesto tras la segunda extrusora (5) y la presión en el material se aumenta por este medio.

15. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque el material se seca antes de que el material se introduzca en la compuerta al vacío (1), en particular mediante un secador al vacío o un secador de infrarrojos.

16. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque, después de que el material haya sido introducido en la compuerta al vacío (1), la viscosidad del material se aumenta mediante policondensación en estado sólido (SSP).

17. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque, después de que el material haya sido fundido en la primera extrusora (2) y/o en la segunda extrusora (5), el aumento de la viscosidad del material se efectúa por policondensación en estado líquido (LSP).

18. Dispositivo para el tratamiento de policondensados, en particular de poli(tereftalato de etileno), mediante el cual el material (M) puede transformarse en una masa fundida en forma de gránulos o en forma de material reciclado, que comprende

- una primera extrusora (2) que tiene una sección de llenado (3) y una zona de ingreso (4), y

- una segunda extrusora (5) tras la primera extrusora (2), en donde la segunda extrusora (5) está diseñada como extrusora de doble husillo, y en donde la segunda extrusora (5) tiene al menos una zona de desgasificación (6), caracterizada por

- una compuerta al vacío (1) en la que el material puede mantenerse a una presión reducida en comparación con la presión ambiente, en donde la primera extrusora (2) está tras la compuerta al vacío (1),

- en donde los dos husillos en la segunda extrusora (5) están diseñados para girar en direcciones opuestas y en donde la segunda extrusora (5) tiene una zona de dosificación (7) contigua a la zona de desgasificación (6) en la dirección de transporte.

19. Dispositivo según la reivindicación 18, caracterizado porque entre la compuerta al vacío (1) y la primera extrusora (2) está dispuesto un elemento dosificador (8) para transportar el material con un caudal másico o volumétrico predeterminado.

20. Dispositivo según una de las reivindicaciones 18 o 19, caracterizado porque la primera extrusora (2) es una extrusora de un husillo.

21. Dispositivo según una de las reivindicaciones 18 a 20, caracterizado porque un filtro está dispuesto entre la primera extrusora (2) y la segunda extrusora (5).

22. Dispositivo según una de las reivindicaciones 18 a 21, caracterizado porque un filtro (9) está dispuesto tras la segunda extrusora (5).

23. Dispositivo según una de las reivindicaciones 18 a 22, caracterizado porque un reómetro (10) para medir la viscosidad del material está dispuesto entre la primera extrusora (2) y la segunda extrusora (5).

24. Dispositivo según una de las reivindicaciones 18 a 23, caracterizado porque un reómetro (11) para medir la viscosidad del material está dispuesto tras la segunda extrusora (5).

25. Dispositivo según una de las reivindicaciones 18 a 24, caracterizado porque un medio para aumentar la presión, en particular una bomba de masa fundida, está dispuesto tras la segunda extrusora (5).