MXPA00005308A - Procedimiento y dispositivo para la extrusion de polimeros con alto porcentaje de materiales inertes - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un procedimiento para la extrusión de polímeros con un alto porcentaje de materiales inertes, significando dicha expresión porcentajes de 35 a 40%en peso a 70 a 80%en peso del total, incluyendo los pasos de:alimentación de cantidades medidas con precisión, de los componentes y los aditivos en puntos axialmente separados de un mewlador de gusanos;mezclado intimo de dichos componentes y su extrusión a través de la cabeza de extrusión de dicho mezclador;dicho procedimiento se lleva a cabo mediante un dispositivo que incluye un extrusor para la transformación de una mezcla que consiste de por lo menos un polímero, un material inerte y uno más aditivos tales como lubricantes, estabilizadores, etc., medios para el ensilaje de cada uno de dichos componentes de la mezcla, dispositivos para la ponderación continua de cada uno de dichos componentes, y medios para la alimentación de dichos componentes;dichos medios de alimentación est5n situados en puntos predispuestos a lo largo del extrusor de acuerdo con la composición de la mezcla que serátransformada.

Description

PROCEDIMIENTO Y DISPOSITIVO PARA LA EXTRUSIÓN DE POLÍMEROS CON ALTO PORCENTAJE DE MATERIALES INERTES MEMORIA DESCRIPTIVA La presente invención se refiere a un procedimiento y un dispositivo para la extrusión de polímeros, tales como por ejemplo PVC, que tienen alto porcentaje de materiales inertes tales como, por ejemplo, carbonatos, talco, sílice, aserrín, vidrio, etc., siendo obtenidos dichos productos extruidos sin el uso de procedimientos intermedios y entonces con ahorro considerable de energía. Actualmente, para obtener resinas poliméricas con alto porcentaje de materiales inertes, tienen que ser sometidas a varios tratamientos de transformación antes de que sean eximidas para obtener los productos fabricados o perfiles poliméricos deseados. Ante todo, es necesario un mezclado vigoroso de las resinas de polímero con aditivos tales como estabilizadores, lubricantes, antivibradores, así como también con otros materiales inertes (carbonatos, sílice, etc.), para mejorar las características mecánicas y/o físicas y, adicionalmente o alternativamente, para controlar los costos. El procedimiento de mezclado o turbomezclado requiere plantas costosas y una cantidad considerable de energía (0.3 a 0.5 kW por kilogramo de producto que será mezclado). Además, el sobrecalentamiento de la mezcla, causado por la fricción, pero esencial para ese tipo de mezclado conocido, es perjudicial para la transformación posterior, y es necesario mantenerlo bajo por medio de un mezclador lento, provisto con un sistema de enfriamiento poderoso (entrañando otros costos de energía, además de los necesarios para calentarlo). El porcentaje de materiales inertes en la mezcla es muy importante para el procesamiento posterior de la mezcla. De hecho, si dicho porcentaje no excede aproximadamente el 20% del total de los componentes de la mezcla es posible, por medio de extrusores especiales de dos gusanos, transformar directamente la mezcla, en una forma muy difícil, en el producto acabado. Si el porcentaje de materiales inertes excede este límite, pero permanece dentro de aproximadamente el 40% del total, es necesario un procesamiento intermedio denominado "granulación" que entraña otros costos de energía. Las mezclas que tienen porcentajes de materiales inertes mayores de aproximadamente el 40% del total no pueden ya utilizarse puesto que no pueden ser manejadas por los extrusores que, después, deben gelar dicha mezcla para transformarla en granulos los cuales, a su vez, serán transformados en el producto acabado o, en la forma menos fácil para realizar la hipótesis, gelar dicha mezcla y transformarla directamente en el producto acabado. Otro problema relacionado con el mezclado de una resina con materiales inertes, es la incertidumbre de que los elementos que forman la mezcla están igualmente y homogéneamente distribuidos en la misma debido a las granulometrías y los pesos específicos completamente diferentes, y dicha incertidumbre es incrementada por un mezclado deficiente debido a las formas mecánicas, neumáticas o de alguna otra forma móvil necesaria, hacia las unidades de producción. El objetivo de la presente invención es superar entonces los inconvenientes de la técnica conocida mencionada anteriormente, mediante un dispositivo para la formación y la extrusión de polímeros en sólo una etapa de trabajo con altos porcentajes de materiales inertes, significando dicha expresión porcentajes en la escala de 70 a 80% del total de la mezcla, incluyendo un extrusor para la transformación de una mezcla que consiste de por lo menos un polímero, un material inerte y uno o más aditivos tales como lubricantes, estabilizadores, etc., medios para el ensilaje de cada uno de dichos componentes de la mezcla, dispositivos para la ponderación continua de cada uno de dichos componentes, y medios para la alimentación de dichos componentes, estando situados dichos medios de alimentación en puntos provistos a lo largo del extrusor de acuerdo con la composición de la mezcla que será transformada. De conformidad con otro aspecto de la invención, el extrusor usado para la transformación de la mezcla en perfiles o productos fabricados, es un extrusor co-giratorio de dos gusanos, es decir, los dos gusanos girando en la misma dirección, caracterizado por la longitud y la geometría de los gusanos, así como también el número y la posición de los puntos de alimentación de los componentes de la mezcla, adaptado de acuerdo con la mezcla que será extruida. Los productos fabricados obtenidos mediante el dispositivo de la presente invención se caracterizan, como ya se dijo anteriormente, por altos porcentajes de materiales inertes, por ejemplo hasta 80% del total de la mezcla de partida. Usando el procedimiento de tratamiento de acuerdo con la presente invención, se evitan de hecho dos etapas: el turbomezclado y la granulación, como se dijo anteriormente, muy costosos para la ingeniería en planta y el consumo de energía y, al mismo tiempo, se garantiza una dispersión precisa de los componentes de la mezcla, dando a los perfiles o productos fabricados obtenidos mediante el extrusor, dichas características mecánicas, bajo la misma relación de polímeros/materiales inertes, las cuales no se pueden alcanzar con las técnicas actuales conocidas, puesto que dichas técnicas no garantizan un mezclado adecuadamente preciso e íntimo. La presente invención será mejor entendida mediante la siguiente descripción de una modalidad de la misma, que será considerada como una ilustración no limitativa y con relación al dibujo incluido, en donde: La figura 1 es una vista lateral del dispositivo para la extrusión de los polímeros con alto porcentaje de materiales inertes de conformidad con la presente invención. En la figura 1 se muestra un extrusor 1 de dos gusanos alimentado con una mezcla polimérica formada de un polímero, el PVC por ejemplo, un material inerte tal como carbonato de calcio, y aditivos, es decir, lubricantes, estabilizadores, etc. Estos componentes de la mezcla son contenidos en sus depósitos de almacenamiento para mantenerlos separados unos de otros antes de que sean introducidos en el extrusor 1 , y en forma precisa: el depósito 2 para el almacenamiento del carbonato de calcio, el depósito 3 para el almacenamiento del PVC, y el depósito 4 para el almacenamiento de los aditivos. Todos estos depósitos son sostenidos por una estructura de soporte adecuada 5 y dispositivos de alimentación para la ponderación continua de los componentes de la mezcla; estos depósitos son: el dispositivo 21 para la ponderación continua del CaCO3, el dispositivo 31 para la ponderación continua del PVC, y el dispositivo 41 para la ponderación continua de los aditivos; las estructuras de soporte (no mostradas) de dichos dispositivos de ponderación 21 , 31 , 41 , están aisladas preferiblemente de la estructura de soporte 5 de los depósitos 2, 3, 4 de modo que dichos dispositivos de ponderación no sienten los efectos de las vibraciones a las cuales los depósitos 2, 3, 4 están sometidos. Además, es necesario que durante la alimentación, los dispositivos de ponderación 21 , 31 , 41 no entren en contacto con sus depósitos, puesto que su precisión en la ponderación de los diferentes componentes de la mezcla puede ser modificada en forma desventajosa. El dispositivo de ponderación continua de CaCO3 21 alimenta a una tolva 6 situada en un punto provisto del extrusor 1 y, opcionalmente, puede alimentar a través de un transportador 7 a una tolva adicional 8 para la alimentación del extrusor, proveyendo la introducción de carbonato de calcio en el extrusor 1 en dos puntos diferentes, y asegurando de esta manera un mezclado íntimo y uniforme del PVC y el carbonato de calcio. El PVC y los aditivos son premezclados e introducidos en el extrusor 1 a través de la tolva 9, situada corriente arriba de las tolvas 6 y 8. El extrusor 1 , como se mencionó anteriormente, tiene un doble gusano co-giratorio, es decir, que los dos gusanos giran en la misma dirección, y se puede caracterizar por diferentes avances entre los dientes y diferentes longitudes para lograr el tratamiento de la mezcla polimérica tan uniformemente como sea posible. El producto configurado o fabricado con alto porcentaje de materiales inertes, por ejemplo, hasta 80%, que sale de la boca 10 del extrusor 1 , puede ser tratado adicionalmente, por ejemplo, por otros dos extrusores para obtener, por ejemplo, placas formadas por una parte central en PVC con materiales inertes, teniendo un espesor, por ejemplo, de 2 a 4 mm, y por capas de superficie protectoras y ennoblecedoras, tales como una capa superior en PMMA que tiene un espesor, por ejemplo, de 0.2 mm y una capa inferior en PVC a prueba de impacto que tiene un espesor, por ejemplo, de 0.4 mm. Como una ilustración no limitativa, se reporta a continuación una composición referida a 100 partes de la mezcla polimérica que será extruida: Carbonato de calcio (CaCÜ3) 65 partes Cloruro de polivinilo (PVC) 30 partes Estabilizadores primarios 3 partes Lubricantes interiores 1 parte Lubricantes exteriores 1 parte Los productos o perfiles poliméricos fabricados con alto porcentaje de materiales inertes obtenidos mediante el dispositivo de la presente invención, tienen propiedades mecánicas excelentes, tales como rigidez considerable, con un módulo de flexión muy bajo y propiedades físicas excelentes, tales como estabilidad dimensional considerable y expansión lineal restringida debido a las escalas de temperatura. Dichos productos fabricados pueden tener una longitud considerable, y no requieren ajustes especiales para compensar las dilataciones que, como es bien conocido, representan uno de los problemas más grandes en la realización de materiales extruidos con una cantidad promedio o alta de materiales inertes y que, en muchos casos, restringen su uso. Además de estas características mecánicas y físicas, los productos fabricados de la presente invención muestran ventajas económicas considerables, puesto que un buen material inerte tal como el carbonato de calcio tiene un costo definitivamente menor, incluso de un décimo, del costo del polímero. Finalmente, el uso de un dispositivo para la extrusión de polímeros con alto porcentaje de materiales inertes de conformidad con la presente invención, permite obtener productos fabricados que se pueden utilizar en diferentes usos tales como placas de cobertura, acanaladuras de techos, etc.; además, los desechos de los polímeros que provienen de otros procesamientos o del propio procedimiento de la invención, pueden colocarse de nuevo en el ciclo en el dispositivo y evaluarse para verificar su porcentaje de polímeros incluidos y no de materiales inertes, evaluando de nuevo entonces a los propios desechos.

Claims (11)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Un procedimiento para la extrusión de polímeros con un alto porcentaje de materiales inertes, intentándose decir, con tal expresión, porcentajes de 35-40% en peso a 70-80% en peso en base al total, que incluye las etapas de: alimentación de cantidades medidas en forma precisa de los componentes y de los aditivos en puntos axialmente separados de un mezclador de gusanos; mezclado íntimo de dichos componentes y su extrusión a través de la cabeza de extrusión de dicho mezclador.

2.- Un dispositivo para la extrusión de polímeros con un alto porcentaje de materiales inertes para la realización del procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 , que incluye un extrusor (1 ) para la transformación de una mezcla que consiste de por lo menos un polímero, un material inerte y uno o más aditivos tales como lubricantes, estabilizadores, etc., medios (2, 3, 4) para el ensilaje de cada uno de dichos componentes de la mezcla, dispositivos (21 , 31 , 41 ) para la ponderación continua de cada uno de dichos componentes y medios (6, 8, 9) para la alimentación de dichos componentes, estando situados dichos medios de alimentación (6, 8, 9) en puntos predispuestos a lo largo del extrusor (1 ) de conformidad con la composición de la mezcla que será transformada.

3.- El dispositivo de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque el polímero "y los materiales aditivos, tomados de sus depósitos (3, 4) y ponderados por medio de sus dispositivos de ponderación continua (31 , 41 ), son premezclados e introducidos en el extrusor (1 ) a través de la misma tolva de alimentación (9).

4.- El dispositivo de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque incluye dos tolvas (6, 8) para la alimentación del material inerte situadas a lo largo del extrusor (1 ) a una distancia predeterminada una de la otra, siendo alimentada directamente la primera (6) de dichas tolvas por el dispositivo de ponderación continua (21 ) del material inerte, y la segunda (8) de dichas tolvas alimentada por dicho dispositivo (21 ) por un transportador (7).

5.- El dispositivo de conformidad con cualquier reivindicación anterior, caracterizado además porque el extrusor (1 ) es de tipo de doble gusano.

6.- El dispositivo de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque los dos gusanos del extrusor (1 ) son co-giratorios.

7.- El dispositivo de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque la geometría de los gusanos del extrusor (1 ) es diferenciada para obtener un tratamiento de la mezcla lo más uniformemente posible.

8.- El dispositivo de conformidad con cualquier reivindicación anterior, caracterizado además porque dichos medios de ensilaje (2, 3, 4) están sujetados a una estructura de soporte (5) aislada de la estructura de soporte de dichos dispositivos de ponderación (21 , 31 , 41 ).

9.- El dispositivo de conformidad con cualquier reivindicación anterior, caracterizado además porque el producto fabricado que sale de la boca (10) del extrusor (1 ) es sometido además a otros tratamientos de extrusión o co-extrusión para obtener productos terminados tales como placas de capas múltiples o demás.

10.- El dispositivo de conformidad con cualquier reivindicación anterior, caracterizado además porque el porcentaje de materiales inertes introducidos en la mezcla adopta valores de hasta 80% del total de la mezcla.

11.- El dispositivo de conformidad con cualquier reivindicación anterior, caracterizado además porque los desechos de polímeros que provienen de otros tratamientos o del propio dispositivo pueden ser recirculados en dicho dispositivo.