ES2971602T3 - Compactador - Google Patents

Abstract

Compactador (100) para la "granulación" de materiales plásticos, comprendiendo el compactador (100) una primera zona o unidad (101) de carga y distribución capaz de cargarse con material plástico y distribuir el material plástico cargado a otras zonas y/o unidades del compactador (100); una segunda zona o unidad (104) que comprende una hilera (110) perforada y al menos un rodillo compactador (105) instalado externo a la hilera (110), donde el material es "granulado" por "sinterización" derivada de su paso forzado a través de ella. las perforaciones de la hilera (110) bajo la acción de al menos un rodillo (105); una tercera zona o unidad para la alimentación forzada del material, provista en al menos un rodillo (105) que comprende al menos un sinfín de alimentación giratorio (111) alojado al menos parcialmente en una carcasa tubular (113). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Compactador

La presente invención se refiere a la producción de gránulos de material de plástico. En particular, la presente invención se refiere a la producción de gránulos de material de plástico adecuados para su uso en la producción de artículos y/u objetos tales como, entre otros, contenedores de tipo vaso, tuberías, productos para la construcción y artículos y/u objetos similares, en particular mediante un proceso de inyección y/o extrusión. Con detalle, la presente invención se refiere a equipos y a un método mejorado para la producción de gránulos de plástico del tipo mencionado anteriormente.

Estado de la técnica conocido

Los métodos actuales de “granulación” de materiales de plástico hacen uso de sistemas conocidos en el sector con el nombre de “extrusoras de boquilla ranurada”, que basan su proceso en la fusión de los materiales y la posterior creación de filamentos largos que luego se cortan para formar gránulos diminutos.

El método descrito anteriormente se aplica tanto a la producción de gránulos a partir de polímeros de plástico “vírgenes” derivados, es decir, directamente de la destilación del petróleo, como a la producción de gránulos de plástico a partir de plástico regenerado (reciclado después de un uso previo).

En particular, los residuos de plástico uniformes, después de haberse sometido a las clásicas operaciones de trituración secundaria y lavado, se someten a “regranulación”, en aquellos casos en los que el “regranulado” se comercializa y usa en procesos de moldeo y/o inyección y/o o extrusión, ya que el “regranulado” tiene las mismas características físicas y mecánicas que el “granulado virgen” y, por tanto, es totalmente compatible con los parámetros de “peso específico aparente” y “penetración” con los que se construyeron las máquinas tradicionales para moldeo o extrusión.

La maquinaria y/o equipos según la técnica conocida y usados más habitualmente en la actualidad para los procesos descritos brevemente con anterioridad se conocen en el sector con la definición de “extrusoras de boquilla ranurada” sumergidas en agua y que consisten básicamente en una máquina de acero con un cuerpo principal cilíndrico que contiene elementos de calentamiento usados para generar una cantidad significativa de calor con la consecuencia inevitable de consumir grandes cantidades de energía. En particular, la metodología según el estado de la técnica conocido prevé que el material de plástico, uniforme o mezclado formando un compuesto, se alimente en un extremo de dicho cuerpo cilíndrico y se transporte hacia delante, y se homogeneice mediante uno o dos tornillos de tipo “tornillos sin fin”. Mientras el material se transporta hacia delante, los elementos de calentamiento elevan la temperatura del material lo suficiente como para ablandarlo y fundirlo.

En el extremo opuesto de la plataforma transportadora, el material de plástico sale a través de una hilera de enfriamiento especial que hace que sea posible obtener cordones largos y delgados en forma de los denominados espaguetis; la utilización, por último, de la denominada “boquilla ranurada” permite obtener el “gránulo” en su configuración final de dimensiones de algunos milímetros.

También según las metodologías de la técnica conocida, la etapa de enfriamiento se logra generalmente sumergiendo el producto en un flujo de agua fría que, luego, tiene que eliminarse en un proceso final de centrifugación del producto en una centrífuga, para luego secarlo.

En la última etapa, el “gránulo” se envasa en “bolsas grandes”(“big bags")para su envío y venta.

Cuando llega al usuario/fabricante de artículos terminados, tales como palés, tinas, cubas, tuberías, productos de construcción en general, paredes insonorizantes para carreteras y vías ferroviarias, módulos viales, palés para el envío de artículos y elementos similares, el “material granular” se somete a otro proceso de transformación en el que se derrite, luego se funde o se extruye, y de nuevo se somete a enfriamiento, con un consumo adicional de energía para calentarlo, para luego enfriarlo y/o secarlo.

Esto significa que, según la metodología del estado de la técnica conocido, los materiales de plástico experimentan dos procesos completos de fusión y enfriamiento, siendo necesario conseguir aumentos de temperatura del orden de 200 °C para calentar el material, y disminuciones de temperatura de la misma cantidad para enfriarlo.

La energía en juego ascenderá, por tanto, a aproximadamente 440 Kcal por cada kilogramo de material tratado, que va a usarse en el proceso de producción, a lo que luego será necesario sumar la energía del proceso de centrifugación y secado, necesario para eliminar el agua de enfriamiento al final.

Por los motivos descritos anteriormente, puede observarse fácilmente que los procesos según la técnica conocida de “granulación” por fusión están cargados de muchos problemas y/o dificultades que el solicitante pretende remediar con la presente invención; estos problemas y/o dificultades pueden resumirse, en particular (pero sin limitación), tal como sigue.

Un primer problema y/o dificultad deriva de la necesidad de usar sistemas tecnológicamente complejos, tal como se describió anteriormente, que son muy caros, para obtener niveles de producción rentables.

Un segundo problema se refiere al consumo de energía, que es claramente demasiado elevado como para obtener un “gránulo” que tendrá que fundirse de nuevo para transformarse en un producto terminado.

También existe el problema referente a la limitación del material utilizable, que necesariamente debe ser uniforme y estar limpio, sin la presencia de otros materiales inertes que, en ausencia de una filtración adecuada, podrían obstruir el sistema dedicado a la realización del proceso, lo que provocaría luego que tuviera que someterse a mantenimiento para restaurarse el funcionamiento. Además, una dificultad adicional y nada desdeñable se refiere a la reducción inevitable, aproximadamente hasta el 10% de la cantidad total de productos de “granulado”, por efecto de la acción de captura de los filtros continuos o discontinuos que, además de ser muy costosos, en cuanto a precio de compra y a costes de uso y mantenimiento.

Además, cabe señalar la inevitable limitación en la creación de compuestos nuevos y adecuados de diferentes materiales, las graves limitaciones de producción y los costes de gestión e inversión, para la misma cantidad global de producción que asciende al menos a tres veces los que resultarían de la aplicación de la presente invención.

Entre otras consideraciones, también está el hecho de que las metodologías según el estado de la técnica conocido, con un enfriamiento intenso de la masa polimérica, aumentan el porcentaje de aglomeración cristalina (esferulitas), que sólo pueden detectarse mediante rayos X y que incluso puede alcanzar niveles muy altos de hasta el 75% - 80%, donde estos gránulos son responsables del rendimiento mecánico de los productos así como de su peso específico.

Se conocen ejemplos de compactadores según la técnica anterior a partir de los documentos EP 2383032 (que dan a conocer un compactador tal como se indica en el preámbulo de la reivindicación 1), EP 0275128, EP0904908 y “ROY A ROBINSON: “Pelleting - The Uses Expand”, COMPRESSED AIR, COMPRESSED AIR MAGAZINE CO. PHILLIPSBURG, EE.UU., Vol. 87, N.° 11, 1 de noviembre de 1982 (01-11-1982), páginas 34-37, documento XP002089271, ISSN: 0010-4426.

En cuanto a estos cuerpos, se trata de polímeros cristalinos que son semicristalinos y amorfos y, por tanto, polímeros con numerosas inclusiones de cristalitos que les confieren acciones más o menos acentuadas de resistencia a la tracción rápida y prolongada, resistencia a la deformación (flexión) que puede ser más o menos prolongada, tenacidad (resiliencia), resistencia al impacto brusco, caída de pesos sobre la estructura.

Estos granos de cristales (esferulitas) pueden alcanzar dimensiones de incluso varios milímetros, donde su presencia acentúa la fragilidad de las estructuras, en particular las que tienen un grosor muy limitado de 2/4 mm.

Estos granos tienen generalmente un bajo punto de fusión, de entre 90 °C y 120 °C, lo que se denomina habitualmente temperatura de transición vítrea. Por debajo de esta temperatura, tenemos una estructura cristalina semicristalina y por encima de la misma tenemos una estructura semicristalina o amorfa.

Además, los polímeros presentan una característica importante según su naturaleza: si se estiran a temperaturas intermedias, las de transición, mejoran sus características mecánicas de tracción y flexión y, por consiguiente, también sus módulos (razón entre deformación y carga).

Por tanto, el propósito principal de la presente invención es superar o al menos minimizar las dificultades descritas anteriormente y observadas en los equipos y las metodologías según la técnica conocida para la producción de granulado de plástico. En particular, uno de los objetivos de la presente invención es poner a disposición un aparato y un método para la producción de granulado de plástico con las siguientes características: rendimiento aumentado en la producción, mediante la homogeneización de masas poliméricas uniformes o heterogéneas y luego la fusión de eventuales cuerpos cristalinos (esferulitas), permitiendo producir un granulado de plástico con una resistencia mecánica mejorada a la tracción y, en particular, a la flexión, y mejora de los módulos respectivos, de modo que, en particular mediante el efecto de aplicar presión (véase la siguiente descripción) es posible obtener la soldadura en superficie de las partículas de polímero, determinando al mismo tiempo un proceso de sinterización (temperatura y presión) que garantiza la continuidad y uniformidad del proceso de extrusión de gránulos de 2/5 mm y pellets de 10/15 mm, sin formaciones gaseosas apreciables. Los granulados/pellets resultantes serán en superficie brillantes, uniformes en toda la masa procesada, con excelentes características mecánicas y, en particular, de resistencia al impacto, de tal manera que los productos finales serían, por tanto, capaces de deformarse bajo una carga y volver a su forma original (al eliminar la carga) y, por tanto, capaces de deformarse con un amplio intervalo de comportamiento elástico.

Otros ámbitos de la presente invención incluyen:

La producción de pellets/granulado a costes considerablemente menores que los generados por los sistemas existentes de granulación y regranulación por fusión, con extrusión con boquilla ranurada e inmersión en agua;

El tratamiento de materiales vírgenes, residuos de plástico uniformes seleccionados, mezclas de materiales triturados secundarios de plástico mixtos heterogéneos, también con la inclusión de materiales inertes, sin filtración ni lavado;

La mejora de la uniformidad de los polímeros, en particular tratándolos a una temperatura de entre 100 °C y 120 °C;

La mejora del rendimiento mecánico tal como tracción, flexión y resiliencia, así como para la fusión de cristales, también por corte, determinada por la presión de los rodillos sobre el material triturado secundario (véase la descripción más adelante en el presente documento);

La producción de granulado de plástico libre de sustancias volátiles (que se generan con las metodologías según la técnica conocida debido a las temperaturas en juego), que disminuyen el rendimiento mecánico de resistencia mecánica a la carga, pero sobre todo a los impactos bruscos.

Descripción de la presente invención

En vista de los problemas que se encuentran en las metodologías según la técnica conocida, y del objetivo que se propone alcanzar la presente invención, el objeto de la presente invención es un aparato para la producción de granulado de plástico según la reivindicación principal 1. Otras realizaciones del aparato según la presente invención se definen por medio de las reivindicaciones dependientes.

Además, según una realización tal como se da a conocer, el equipo puede proporcionar control de la capacidad horaria del material triturado secundario que va a procesarse, la temperatura de la hilera (110 °C - 120 °C), la temperatura de los rodillos prensadores (25 °C - 30 °C), la velocidad de rotación de la hilera (rpm).

Según una realización tal como se da a conocer, el aparato (definido más adelante en el presente documento como “compactador” en aras de la brevedad) incluye unidades de control para termostatos controlados por sensores de radiación infrarroja, que mantienen un ajuste de temperatura constante.

Según una realización tal como se da a conocer, el compactador es un sistema de maquinaria complejo que consiste esencialmente en una zona o unidad de recogida y distribución del material de plástico triturado secundario uniforme o heterogéneo entrante; otra zona o unidad en la que se “granula” dicho material compactándolo a través de rodillos de compactación, de manera externa a una hilera rotatoria perforada y, finalmente, por otra zona de recogida del granulado procesado.

Según una realización tal como se da a conocer, la primera zona o unidad está equipada con un sistema de introducción de varios tornillos sin fin que transportan el material desde la sección de recogida en la introducción hasta un punto debajo de los rodillos prensadores.

Según una realización tal como se da a conocer, la segunda zona o unidad hace uso de un sistema de “granulación” controlado térmicamente, que consiste en rodillos prensadores externos a una hilera perforada rotatoria, situados radialmente con respecto al centro del eje de rotación y que, por tanto, ejerce una acción exclusivamente concéntrica en su totalidad.

Según una realización tal como se da a conocer, la tercera zona o unidad consiste en una unidad de recogida de gránulos procesados con un sistema para el embolsado y posible reciclaje de la porción de desecho del material.

Según una realización tal como se da a conocer, el compactador permite obtener un “gránulo” final con un proceso “en frío”, es decir sin usar energía para calentar las masas, sino sólo energía mecánica para hacer girar los rodillos que presionan el material de plástico, aplicada al exterior de un anillo perforado, denominado “hilera”, en el interior de las perforaciones de dicho anillo; el rozamiento por deslizamiento generado entre partícula y partícula del material de plástico durante el proceso descrito anteriormente, y el propio efecto de deformación plástica generan calor, que puede incluso ser muy elevado, y que, regulado apropiadamente, permite conseguir el fenómeno necesario de “granulación”.

Según una realización tal como se da a conocer, la compactación por calor incluye el control de dos parámetros fundamentales que son la presión sobre el material uniforme o compuesto que va a granularse y la temperatura generada por la presión de compactación mencionada anteriormente (que va a mantenerse preferiblemente a aproximadamente 80 °C - 115 °C grados) para la hilera y 25/30 °C para los rodillos).

Según una realización tal como se da a conocer, el control combinado de estos parámetros determina una especie de sinterización en superficie de las partículas que permite obtener “granulados” compactos y uniformes, con un excelente aspecto superficial también en las superficies cortadas.

De hecho, el material prensado en las perforaciones de la “hilera”, desde el exterior hacia el interior del elemento, experimenta una acción de corte mediante una cuchilla fija regulable especial, también en el interior del anillo, que puede así crear “gránulos” de cualquier tamaño deseado.

Según una realización tal como se da a conocer, el mantenimiento de la temperatura de 110/115 °C para la hilera y de 25/30 °C para los rodillos se logra mediante un innovador sistema de termostatización y/o regulación térmica del compactador; además, según una realización, dispositivos de medición de temperatura adecuados instalados a lo largo de las piezas mecánicas involucradas en el procesamiento del producto sirven para enviar los datos relativos a una unidad de control informatizada y, por consiguiente, para permitir que la unidad de control habilite un sistema de “acondicionamiento”: “enfriador” para hacer circular el fluido de enfriamiento/calentamiento adecuado en una red de regulación térmica de la temperatura de los rodillos de compactación y del anillo de “hiladora”.

De este modo puede mantenerse la temperatura de 110/115 °C para la hilera y de 25/30 °C para los rodillos dentro de un gradiente de o - 5 grados.

Según una realización tal como se da a conocer, no se requiere una acción de enfriamiento significativa, tal como es el caso con el proceso de granulación tradicional en el que es necesario disminuir la temperatura en aproximadamente 150 °C. Sólo es necesario reducir la temperatura del producto en aproximadamente 10/15 °C, y sólo en verano.

Según una realización tal como se da a conocer, el sistema de alimentador suministra a cada rodillo prensador en un patrón de puntos a través de tornillos sin fin independientes e individuales equipados con motores que funcionan a rpm variables de modo que cada cuña de compactación tenga una alimentación adecuada y constante por toda la cara de prensado del rodillo.

Según una realización tal como se da a conocer, para permitir el flujo de entrada óptimo de material triturado secundario en todo el rodillo prensador en las secciones por encima y por debajo del eje horizontal, se aplican sopladores de aire pulsado a lo largo del eje de los tornillos sin fin. Esto garantiza una uniformidad de suministro a cada rodillo para cada posición angular.

Según una realización tal como se da a conocer, para reducir la dispersión del material triturado secundario en forma de desechos sin procesar, cada rodillo se instala en el interior de una carcasa, sujeto a la acción de un soplador que siempre está bajo presión de aire, lo que impide la acumulación y recircula los eventuales desechos que se forman durante el proceso.

Según una realización tal como se describe, para mantener una temperatura constante (110 °C - 120 °C) en la hilera y en los rodillos prensadores, (25 °C - 30 °C), se usan dos termostatos separados e independientes, controlados por sensores de infrarrojos especiales que controlan la intensidad del calentamiento dependiendo de las necesidades del proceso. Los fluidos de intercambio de calor son aceite diatérmico para la hilera y agua y glicol para los rodillos.

Según una realización tal como se da a conocer, para garantizar un ajuste adecuado del entrehierro entre los rodillos y la hilera (0,1 - 0,2 mm) en las condiciones de calor especificadas, se proporciona un control de tornillo con un paso de 2 mm. Conecta todos los rodillos con juntas especiales para la aproximación micrométrica de los rodillos a la superficie de la hilera. Para ajustes independientes, cada junta (acoplador intermedio) consiste en dos casquillos con roscado opuesto que sirven para ajustar cada rodillo por separado.

Según una realización tal como se da a conocer, para reducir al mínimo el momento de inercia de masa de las piezas rotatorias, se usa un motor sin escobillas de par de torsión constante incluso a bajas rpm desde 209 kW de potencia máxima hasta 200 rpm con cos$ = 1 con alto rendimiento, con enfriamiento constante hasta (20 °C - 25 °C) mediante un enfriador. De esta manera, cualquier sobrecarga (par de torsión) más allá del límite establecido provocará una desconexión inmediata y un frenado sin impacto ni peligro de rotura al encontrarse con cuerpos extraños en las cuñas de compactación. Por efecto del par de torsión máximo, incluso a baja velocidad (mínimo del 5%), el motor encaja de manera estriada directamente sobre el eje de sujeción de husillo y, por tanto, sobre la hilera.

Según una realización tal como se da a conocer, el conjunto de hilera y rodillos, con ajuste de los tornillos sin fin alimentadores radiales de $¡ = 85, protegido y encerrado por una trampilla, se abre o cierra mediante un conjunto de accionadores que permiten el acceso al interior. Esto sólo es posible manualmente, y sólo con la condición de que el tornillo sin fin y el motor de la hilera estén absolutamente inactivos, según un procedimiento de detención también para los componentes auxiliares.

Según una realización tal como se da a conocer, se proporciona un doble carenado en la parte trasera para proteger la estructura portante, el motor, la unidad de control de termostatización, el sistema de ajuste de rodillos y el equipo de compactación (hilera y 6 rodillos). El carenado está revestido en su interior con almohadillas aislantes para reducir el ruido a los niveles permitidos por la ley.

Según una realización tal como se da a conocer, una cinta instalada en la parte superior de la máquina, con velocidad variable, suministra el material triturado secundario para su procesamiento. La sección transportada por la cinta alimenta una tolva que divide la capacidad entre los tornillos sin fin alimentadores radiales de modo que su parada o ralentización determina la interrupción o variación de la capacidad/m’. Un tamiz de filtración impide la entrada de fragmentos de gran tamaño, y un detector de metales con una barra transversal a la cinta transportadora de alimentación señala la presencia de elementos metálicos inadmisibles que pueden eliminarse por un múltiple (alerón), accionado neumáticamente, que los expulsa a un contenedor independiente. Según una realización, una cuchilla con posición radial, controlada manualmente por un tornillo, determina la longitud del gránulo/pellet expulsado por la hilera después del corte/rotura, que se envasa después de una fase de enfriamiento y desempolvado (gránulo de 2/5 mm, pellet de 10/15 mm). Los materiales triturados secundarios procesados salen a una temperatura de aproximadamente ~ 90 °C, deben enfriarse hasta aproximadamente 70 °C y vuelven a procesarse los desechos desempolvados.

Breve descripción de las figuras

A continuación en el presente documento, se ilustrará la presente invención mediante la descripción de algunas de sus realizaciones mostradas en los dibujos adjuntos. Sin embargo, cabe señalar que el alcance de la presente invención está definido por las reivindicaciones. En particular, en los dibujos adjuntos:

Las figuras 1 a 3 muestran, cada una, una vista en perspectiva del compactador en su totalidad según una realización;

la figura 4 muestra vistas en perspectiva y una vista en sección transversal parcial de partes del compactador según una realización;

la figura 5 muestra una vista en perspectiva de partes del compactador según una realización;

la figura 6 muestra una vista en perspectiva de partes del compactador según una realización;

La figura 7 muestra una vista en perspectiva y una vista en sección transversal parcial de partes del compactador según una realización.

Descripción detallada de la presente invención

La presente invención tiene aplicación particular y efectiva para la producción de granulados de material de plástico destinados a la producción de artículos y/u objetos fabricados tales como tinas, cubas, tuberías, elementos de construcción, paredes insonorizantes para carreteras y vías ferroviarias, módulos viales y similares. Los usos del granulado producido por medio del aparato y/o el método detallados según la presente invención incluyen, sin embargo, también la producción de artículos no mencionados y/o indicados explícitamente en la presente descripción. Con referencia a las figuras de 1 a 3, el compactador 100, según una realización tal como se da a conocer, incluye una zona o unidad 101 de carga, otra zona 120 de recogida/clasificación, una zona o unidad 104 de granulación propiamente dicha, una unidad o zona de entrada y, finalmente, una unidad o zona de descarga y recuperación. En la práctica, el material de plástico que va a granularse, que puede ser material de plástico “virgen” o material procedente de recuperación y/o reciclaje, se carga en la tolva 102 y el material de plástico que sale de la tolva 102 se transporta sobre una cinta 103 a la siguiente zona o estación o unidad 120 para recogida/clasificación. Posteriormente, el material descargado por la cinta 103 de la tolva 121 de clasificación, se transporta por caída desde cada una de las tolvas 121 de clasificación a la siguiente zona o estación o unidad a través de la tubería 122 correspondiente. La siguiente estación es, en particular, una estación de suministro que consiste en una pluralidad de tornillos 111 sin fin rotatorios, en un número de seis en el ejemplo no limitativo mostrado en las figuras, donde cada tornillo sin fin está alojado en el alojamiento 113 tubular correspondiente y donde cada alojamiento 113 tubular está conectado a un conducto 122 correspondiente por medio de un acoplamiento en forma de T. La estación o unidad descrita en este caso recibe el nombre, en aras de la claridad de descripción, de estación o unidad de alimentación, ya que por medio de los tornillos 111 sin fin rotatorios, el material que va a procesarse se envía a una estación 104 posterior para el proceso de granulación propiamente dicha, realizado de la manera que se aclarará con detalle más adelante en el presente documento. Finalmente, por medio de una estación o unidad de recogida y/o recuperación, el granulado que sale de la estación o unidad 104 de granulación se recupera y transporta a contenedores para su envío tales como, por ejemplo, contenedores de tipo “bolsa grande”, también en este caso, según métodos que se aclararán con más detalle más adelante en el presente documento. En particular, para este propósito, se describirán con detalle partes y/o características de las diferentes estaciones y/o unidades del aparato 100 según la presente invención, con referencia a las figuras, donde dichas partes y/o características de la presente invención ya descritas anteriormente con referencia a las figuras 1 a 2, y descritas a continuación con referencia a otras figuras, se identificarán mediante los mismos números de referencia. Las figuras 2 y 5 (donde en la figura 2 no se muestra la trampilla 140 de acceso y/o inspección de la figura 1, en aras de la claridad), muestran que cada tornillo 111 sin fin se hace rotar por medio de un motor 112 reductor. El material que se alimenta a los alojamientos 113 tubulares correspondientes (a través de los acoplamientos 123 y cayendo a lo largo de los conductos 122) se transporta hacia el interior de dichos alojamientos 113 tubulares (de derecha a izquierda con respecto a las figuras 1,2 y 5) mediante la rotación de los tornillos 111 sin fin. Posteriormente, dicho material que sale de cada alojamiento 113 tubular se impulsa hacia fuera mediante una hilera 110 perforada, en particular sobre un rodillo 105 acanalado. Entonces, en la práctica, los tornillos 111 sin fin y los alojamientos 113 tubulares respectivos están dispuestos en el exterior de la hilera 110, en particular distribuidos radialmente a lo largo de la circunferencia externa de la hilera 110, a intervalos radiales sustancialmente regulares dependiendo del número de tomillos sin fin (a 60° en el caso de seis tomillos sin fin tal como se muestra en el ejemplo ilustrado). Cada tornillo 111 sin fin está dotado de un rodillo 105, que está distribuido asimismo radialmente a lo largo de la circunferencia exterior de la hilera 110 a intervalos radiales regulares.

La hilera 110 incluye, en particular, una porción cilíndrica hueca con una pluralidad de perforaciones (no mostradas, por motivos de claridad) que ponen el espacio interno, bordeado por la porción cilíndrica hueca, en comunicación con el espacio externo; la hilera 110 también rota y, para la granulación del material de plástico, se hace rotar por medio de un motor, por ejemplo, pero no necesariamente, un motor sin escobillas o similar, adecuado para este propósito. Con el material de plástico saliendo de los alojamientos 113 hacia los rodillos 105, la hilera 110 hace que roten los rodillos 105, donde el material de plástico que va a granularse queda atrapado entre cada rodillo 105 y la hilera 110 y luego se prensa/extruye a través de las perforaciones en la hilera 110, y definitivamente se granula, donde el material de plástico granulado cae en la hilera 110. Para ello, es apropiado especificar que, tal como se muestra con detalle en la figura 6, una cuchilla 1101 de corte se fija en la superficie interior del cilindro de la hilera (con respecto a la hilera 110), donde el material que emerge de las perforaciones, con la hilera 110 en rotación, se divide en gránulos.

Además, para facilitar la granulación, cada perforación en la hilera 110 incluye una entrada cónica que tiende a estrecharse desde la superficie cilíndrica externa de la hilera 110 hacia el interior, a la que está conectada una porción cilíndrica que termina en el interior de la hilera 110, en particular a través de la superficie cilíndrica interna de la hilera 110.

Además, tal como se anticipó, el aparato según la presente invención está diseñado para permitir la granulación del material de plástico a una temperatura que está controlada y es significativamente menor que la temperatura de fusión del material de plástico, a la que, por el contrario, se calienta el material de plástico en el procesado según la técnica conocida, en particular calentándolo usando elementos de calentamiento eléctricos o fuentes de calor similares. Para este propósito, el aparato 100 incluye un circuito de enfriamiento que usa un fluido de enfriamiento y rodillos 105, de los que sólo se muestran las partes principales en los dibujos por motivos de claridad. Con referencia particular a la figura 7, cada rodillo 105 presenta conductos 1050 de enfriamiento en comunicación con el circuito de enfriamiento principal y que incluyen una porción 106 cilíndrica hueca ajustada de manera que pueda girar sobre un soporte o árbol 107 de rotación fijo, donde la superficie exterior de la parte 106 cilíndrica hueca incluye las acanaladuras longitudinales descritas anteriormente y donde, por tanto, es la pieza 106 cilíndrica hueca la que se hace rotar mediante la rotación de la hilera 110. El soporte 107 fijo incluye dos conductos 1070 internos en comunicación con el ciclo de enfriamiento principal y conformados de modo que por uno de los dos conductos 1070 (para suministro), se transporta el fluido de enfriamiento (que puede ser agua o aceite) a la cavidad 1071 entre la superficie exterior del soporte 107 fijo y la superficie interior de la parte 106 rotatoria, mientras que por el segundo conducto 1070, se recoge el fluido de enfriamiento de la cavidad 1071 y se devuelve al circuito principal para enfriarse, por ejemplo, por medio de un dispositivo 160 de enfriamiento incorporado en el compactador. En la figura 7, los números de referencia 1060 identifican los dispositivos tales como cojinetes o similares, proporcionados para facilitar la rotación de la parte 106 en el árbol 107, reduciendo así el rozamiento y limitando de ese modo el calentamiento de la pieza 106 rotatoria.

Puede proporcionarse otro sistema de enfriamiento y calentamiento, no mostrado en las figuras, para el enfriamiento y/o calentamiento, por ejemplo por medio de un fluido viscoso tal como aceite o similar, de la hilera 110. Dicho circuito complementario, en caso de proporcionarse, limitaría el calentamiento de la hilera debido a las temperaturas generadas por la presión entre los rodillos y la hilera, y que actúan sobre el material de plástico, especialmente con el procedimiento de granulación ya en curso. Por el contrario, al comienzo de un ciclo de granulación, cuando la hilera 110 todavía está a temperatura ambiente, es necesario calentar la hilera por medio de un fluido viscoso tibio o caliente para facilitarse al plástico suficiente ductilidad como para prensarse a través de las perforaciones en la hilera 110.

Habiendo descrito así, con referencia a las figuras, las partes más peculiares del aparato según la presente invención, pueden resumirse los métodos de granulación por medio de dicho aparato 100 tal como sigue.

Tal como se anticipó, el material de plástico “en bruto” o, en cualquier caso, el material que va a granularse, se carga en la tolva 102 y luego se distribuye por medio de la cinta 103 transportadora en las tolvas 121 de clasificación, de las que emerge el material de plástico (esencialmente por caída) y, a través de los conductos 122, se alimenta al interior del alojamiento 113 tubular de los tornillos 111 sin fin. Con los tornillos 111 sin fin en rotación, el material se descarga entre la hilera 110 rotatoria y los rodillos 105 (que se hacen rotar por la hilera 110) y mediante estos se prensa a través de las perforaciones de la hilera y luego se corta con la cuchilla 1101. Los gránulos caen entonces en una tolva 133 de recogida desde la que se envían a un recipiente de recogida a lo largo de un conducto o conducción 131, proporcionándose medios 132 de ventilación con el propósito de mover el granulado a lo largo de la conducción 131 mediante soplado. El número de referencia 130 en las figuras 1 y 2 identifica otro ventilador separador situado al final de la conducción 131 para llenar los contenedores.

Finalmente, cabe señalar que, tal como se muestra, el aparato 100 conseguido por medio de la presente invención puede estar equipado con un sistema 150 de recuperación, mediante el que los desechos de procesamiento, en particular cualquier material de plástico no granulado perfectamente, se recuperan y separan o posiblemente se devuelven al circuito de granulación para volver a mezclarlos.

Se ha mostrado por medio de la descripción detallada anterior de las realizaciones de la presente invención mostradas en los dibujos que la presente invención permite alcanzar los objetivos deseados y/o superar o al menos minimizar las dificultades típicas de las soluciones según la técnica conocida.

En particular, la presente invención permite una gestión no sólo a un coste mucho menor sino también de manera mucho más sencilla y con muchas más posibilidades de uso de diferentes materiales.

La presente invención es adecuada para el elemento base de un sistema completo de preparación no sólo de “granulados uniformes” sino también de materiales compuestos que apropiadamente se tratan con aditivos, se mezclan, se secan y se liberan de eventuales sustancias inertes. Usando la misma cantidad de energía, el compactador según la presente invención garantiza una producción de 3 a 5 veces mayor que la que sería posible con una granuladora tradicional.

Para poder describir mejor y con más detalle las ventajas anteriores en una aplicación industrial concreta, a continuación en el presente documento se proporciona una comparación entre los costes de producción de “gránulos” de material de plástico uniforme o heterogéneo en una instalación tradicional con una producción de 2000 kg/h y la producción del compactador al que se refiere la presente invención.

Los parámetros de referencia habituales son:

1 - Producción de 2000 kg/h

2 - Dimensiones externas del gránulo en sección transversal = 4,5 mm.

3 - Longitud del gránulo = 2,5-4,0 mm.

4 - Horas trabajadas en un año = 5.750

5 - El material entrante puede ser o bien plástico uniforme o bien heterogéneo triturado de manera secundaria en fragmentos de aprox. 10/15 mm.

A - Sistema tradicional de granulación por fusión compuesto por los siguientes elementos:

- Tolva alimentadora

- Extrusora de doble tornillo para la fusión de las masas de plástico accionada por un motor de no menos de 500 kW/h (o incluso 600 kW/h) y por un sistema de calentamiento de las masas con un consumo de 200 kW/h - Hilera de largueros

- Boquilla ranurada de inmersión accionada a 5 kW/h

- Conducciones para recogida de agua y producto.

- Centrífuga para separación de agua y gránulos accionada a 25 kW/h

- Enfriamiento de placa con agua de enfriamiento accionada a no menos de 160 kW/h para enfriar los gránulos hasta una temperatura de aproximadamente 80 °C para el envasado

- Secadora de tambor para eliminar la humedad del producto que va a envasarse, accionada a aproximadamente 20 kW/h

- Dispositivo para enviar el granulado seco para envasado, accionado a 4,5 kW/h

La potencia total instalada será, por tanto, de aproximadamente 950 kW/h. El coste fijo de todo el sistema será de 1.260.000 €.

El coste de gestión de la instalación, incluyendo amortización, energía eléctrica, personal, mantenimiento y gastos generales será de aproximadamente 300 €/h, lo que supondrá un coste de producción del granulado de aproximadamente 150 €/t.

B - COMPACTADOR según la presente invención

La potencia necesaria para producir 2000 kg/h de granulado es:

- Potencia del motor de 210 kW/h

- Motores reductores auxiliares para 3 kW/h

- T res unidades de control de termostatización para 17,5 kW/h

- Un extractor de gránulos accionado a 4,5 kW/h

- Un extractor de chatarra accionado a 2,25 kW/h

- Elemento de apertura de escotilla accionado a 0,75 kW/h

La potencia total instalada será, por tanto, de aproximadamente 230 kW/h. El coste fijo de todo el sistema será de 600.000 €.

El coste de gestión de la instalación, incluyendo amortización, energía eléctrica, personal, mantenimiento y gastos generales será de aproximadamente 160 €/h, lo que supondrá un coste de producción del granulado de aproximadamente 80 €/t.

Por tanto, es obvio que los ahorros garantizados por la aplicación industrial de la presente invención ascienden a alrededor del 50% con unos costes fijos del mismo valor porcentual.

A continuación se detallan indicaciones adicionales con respecto al ahorro de energía (en comparación con una línea de granulación según la técnica conocida).

- La producción considerada en este caso, 2000 kg/h, es la alcanzada por el compactador que es el objeto de la presente invención.

- Fuentes de alimentación necesarias para una granuladora de boquilla ranurada tradicional:

- Potencia requerida por nuestro compactador 102 - TC 2000/6 para la misma capacidad:

R =835kW/243kW= 3,45 veces menos

El producto (pellet/granulado) se envasa a aproximadamente 70 °C. Produciendo ~ 44 toneladas cada día a aproximadamente 70 °C, se generará una reserva de calor para: Q = 44.000 kg x 0,50 kcal/kg x 50 °C (variación térmica) = 1.100.000 kcal/día. Además, enfriando el granulado/pellets con aire desde 90 °C hasta 70 °C, se generará una reserva de calor total que puede usarse para calentar las instalaciones en invierno o para alimentar las secadoras. En el caso de la presente invención, la energía térmica pasiva, aproximadamente el 10%, producida por el rozamiento en el interior del material triturado secundario, se usa para mantener la temperatura necesaria en la hilera y para el proceso de peletización/granulación.

Además, aplicar la presente invención:

- permite el flujo fácil en alimentadores de depresión para cargar las tolvas de las prensas de inyección; - permite un fácil suministro desde la tolva a los tornillos de homogeneización de la prensa;

- garantiza una contaminación gaseosa insignificante debido a la fusión;

- garantiza uniformidad de la masa y máxima resistencia a la tracción y a la flexión, pero sobre todo, una considerable resistencia al impacto y a la deformación brusca bajo el efecto de la carga;

- garantiza menores costes de transformación que los sistemas tradicionales para la misma producción horaria; - permite conferir al granulado unos aspectos superficiales y una rugosidad aceptables, en línea con los compuestos tradicionales de productos vírgenes o los obtenidos a partir de una selección uniforme de monomateriales o de mezclas de polímeros;

Además, con la presente invención es posible:

- producir pellets/granulados a costes considerablemente menores que los generados por los sistemas existentes de granulación y regranulación por fusión, con extrusión con boquilla ranurada e inmersión en agua;

- tratar materiales vírgenes, residuos de plástico uniformes seleccionados, mezclas de materiales triturados secundarios de plástico mixtos heterogéneos, también con inclusión de materiales inertes, sin filtración ni lavado;

- mejorar la uniformidad de polímeros tratándolos a una temperatura de 100 °C - 120 °C;

- mejorar el rendimiento mecánico tal como tracción, flexión y resiliencia, así como para la fusión de cristales, también por corte, determinado por la presión de los rodillos sobre el material triturado secundario;

- eliminar cualquier presencia de sustancias volátiles, impedir el deterioro de sustancias inertes, dada la baja temperatura del proceso, e impedir las formaciones gaseosas de cualquier clase, que afectarían negativamente al rendimiento de resistencia mecánica a las cargas, pero sobre todo a los impactos bruscos, que se producen constantemente durante el envío y la manipulación;

Además, según la presente invención, cuando el producto está listo y en funcionamiento de manera regular, las acciones de corte y rozamiento por deslizamiento de la superficie interna provocadas por la forma de la perforación y su embocadura, generan energía térmica en cantidades suficientes para mantener el proceso activo. En estas condiciones, la hilera mantiene la temperatura apropiada casi de manera independiente, mientras que los rodillos se mantienen fríos a la temperatura mencionada de 25 °C - 30 °C.

A continuación se describen ejemplos de posibles variaciones de las realizaciones descritas anteriormente con referencia a los dibujos.

Según una primera variación, la banda perforada usada por la hilera puede ampliarse en un 32% y, por consiguiente, también los rodillos hasta 248 mm en lugar de 188 mm, con 9.583 perforaciones en lugar de 7.260. Esto aumenta la capacidad de producción en una mayor medida que el aumento de potencia aplicada.

Según otra variación, se eliminan las dos unidades de control de termostatización, la de enfriar únicamente el motor y los rodillos, que se enfriarán únicamente por el enfriador, directamente a través de 2 válvulas termostáticas que controlan y mantienen el ajuste de temperatura. La única unidad de control que se conserva es la de la hilera para calentamiento/enfriamiento, acoplada al enfriador para el enfriamiento por aire (de 16 kW) instalado en la parte trasera del bastidor portante. Esto permite rebajar la máquina 500 mm y alargarla 700/800 mm para un aspecto más alargado.

Según otra variación, la trampilla 140 frontal que cierra la unidad de compactación se produce completa con carcasa externa, toberas de suministro, carcasas para la contención de los desechos, tornillos sin fin de introducción, dispositivos de centrado para el soporte tanto de la hilera como de los rodillos, de modo que se facilite solidez estructural al conjunto, se eliminen las fuertes vibraciones consiguientes, se transfiera mayor capacidad de compactación y las fuerzas de flexión consiguientes relativas.

Según una variación, la trampilla 140 está centrada y bloqueada contra la estructura de la base portante mediante 6 medios de centrado con fijación rápida. La trampilla forma así una única estructura maciza de doble soporte, sólo con apertura axial L = 1200 mm, mediante una doble zona de guía H = 2300 mm desde el suelo, de tal manera que los operarios pueden trabajar cómodamente de pie, sin ningún obstáculo. Un único accionador sirve tanto para la apertura como para el cierre. Cuando la trampilla está abierta en esta versión, deja al descubierto por completo los 6 rodillos y la hilera, haciéndolos fácilmente accesibles y permitiendo una fácil retirada de los desechos que se hayan podido escapar del proceso, facilitando el fácil desmontaje de la hilera y los rodillos mediante herramientas apropiadas, y del mandril portante usando las mismas guías. Esto también permite la reducción del bastidor hasta el extremo del soporte fijo, de modo que el operario puede limpiarlo y desmontarlo, trabajando en el suelo, de manera más cómoda y sencilla.

Según una variación de construcción, la variación del “entrehierro” (distancia entre la superficie del rodillo y la de la hilera) se regula mediante un motor reductor accionado por una llave. El espacio se visualiza mediante un instrumento digital, tal como una banda roja proporcional a la distancia y graduada en décimas de milímetro. Cada giro del control lo acerca o aleja 0,01 mm; cuando llega a 0, el control entra en bloqueo por seguridad. El ajuste puede realizarse durante la producción sin detener la hilera. La posición del rodillo con respecto a la hilera se reconoce mediante un láser referido de momento únicamente al rodillo n.° 1, ya que los demás están vinculados al control de ajuste. El motor que controla el mandril sigue estando encajado de manera estriada directamente, sin interposición de engranajes reductores, poleas, correas (al menos 20). Se detiene frenando cuando supera el par de torsión máximo en cualquier régimen de producción, con una flexibilidad muy mejorada, asociada a una secuencia de parada de la máquina.

El alcance de la presente invención queda así definido por las reivindicaciones.

Claims (14)

1. REIVINDICACIONES

   i. Compactador (100) para la granulación de materiales de plástico, comprendiendo dicho compactador (100) una primera zona o unidad (101) para la carga y distribución adecuadas para cargarse con material de plástico y para distribuir dicho material cargado a otras zonas y/o unidades de dicho compactador (100); una segunda zona o unidad (104) que comprende una hilera (110) rotatoria que incluye una porción cilíndrica hueca con una pluralidad de perforaciones y que se hace rotar por medio de un motor, una pluralidad de rodillos (105) de compactación que se hacen rotar por dicha hilera (110) y distribuidos radialmente a lo largo de la circunferencia exterior de dicha hilera (110) a intervalos radiales regulares, en el que el material se granula mediante sinterización que deriva del paso forzado a través de dichas perforaciones en dicha porción cilíndrica hueca de dicha hilera (110) bajo la acción de dichos rodillos (105); en el que dicho compactador (100) comprende una tercera zona o unidad para la introducción forzada de dicho material en cada uno de dichos rodillos (105); caracterizado por comprender una pluralidad correspondiente de tornillos (111) sin fin rotatorios de suministro que se hacen rotar cada uno, por medio de un motor (112) reductor y alojado al menos parcialmente en una carcasa (113) tubular, porque dichos tornillos (111) sin fin y carcasas (113) tubulares respectivas están dispuestos en el exterior de dicha hilera (110) y distribuidos radialmente a lo largo de la circunferencia externa de dicha hilera (110) a intervalos radiales sustancialmente regulares dependiendo del número de tornillos sin fin, y porque dicho material que va a granularse se alimenta en cada una de dichas carcasas (113) tubulares a través de acoplamientos (123) y cayendo a lo largo de conductos (122) y se impulsa por cada uno de dichos tornillos (111) sin fin en el exterior de dicha hilera (110) en las proximidades de un rodillo (105) correspondiente.
2. 2. Compactador (100) según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de comprender una cuarta zona o unidad para la recogida de dicho material de plástico granulado a medida que sale de dicha hilera (110).
3. 3. Compactador (100) según una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado por el hecho de que cada una de las perforaciones de dicha porción cilíndrica hueca de dicha hilera (110) comprende una primera porción exterior de forma sustancialmente cónica hacia el exterior de dicha hilera (110) y una segunda porción sustancialmente cilíndrica hacia el interior de dicha hilera (110) y acoplada a dicha primera porción sustancialmente cónica.
4. 4. Compactador (100) según una de las reivindicaciones 2 a 3, caracterizado por el hecho de que dicha cuarta zona o unidad comprende una tolva (133) para la recogida del granulado que sale de dicha hilera (110) y medios de envío para el envío del granulado a un recipiente (130).
5. 5. Compactador (100) según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que dichos medios de envío comprenden al menos un conducto (131) y medios (132) de ventilación para el movimiento del granulado a lo largo de dicho conducto (131) mediante soplado.
6. 6. Compactador (100) según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por el hecho de comprender medios (1101) de corte situados al menos parcialmente en el interior de dicha hilera (110) cerca de las perforaciones de dicha porción cilíndrica hueca de dicha hilera (110) para cortar el producto a medida que emerge a través de dichas perforaciones en gránulos de longitud predefinida.
7. 7. Compactador (100) según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por el hecho de comprender un circuito de enfriamiento para enfriar mediante un fluido de enfriamiento cada uno de dichos rodillos (105) rotatorios.
8. 8. Compactador según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por el hecho de que cada uno de dichos rodillos (105) rotatorios comprende una porción (106) tubular montada para rotar sobre un árbol (107) fijo cilíndrico portante, y por el hecho de que dicho circuito de enfriamiento comprende al menos un conducto (1070) que se extiende hasta el interior de dicho árbol (107) fijo cilíndrico.
9. 9. Compactador (100) según la reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que dicho al menos un conducto (1070) está conformado para distribuir dicho fluido de enfriamiento en el espacio (1071) de aire entre dicha porción (106) tubular y dicho árbol (107) fijo cilíndrico portante de cada uno de dichos rodillos (105).
10. 10. Compactador (100) según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por el hecho de comprender un circuito de enfriamiento/calentamiento para el enfriamiento/calentamiento mediante un fluido de dicha hilera (110).
11. 11. Compactador (100) según una de las reivindicaciones 2, 4 y 5, caracterizado por el hecho de que dicha unidad (101) de carga y distribución comprende una tolva (102) de carga y una cinta (103) transportadora para el transporte del material cargado en dicha tolva (102) de carga en dicha cuarta zona o unidad (120).
12. 12. Compactador (100) según la reivindicación 11, caracterizado por el hecho de que dicha cuarta zona o unidad (120) comprende una pluralidad de tolvas (121) de distribución, cada una de ellas capaz de recibir el material transportado por dicha cinta (103).
13. 13. Compactador (100) según las reivindicaciones 1 y 12, caracterizado por el hecho de que cada uno de dichos conductos (122) está previsto para el transporte del material desde cada una de dichas tolvas (121) de distribución hasta una carcasa correspondiente de dichas carcasas (113) tubulares.
14. 14. Compactador (100) según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado por el hecho de comprender seis de dichos rodillos (105) situados de manera externa a dicha hilera (110) a intervalos radiales regulares de 60°.