PT2346667E

PT2346667E - Processo de extrusão de polímero

Info

Publication number: PT2346667E
Application number: PT09763999T
Authority: PT
Inventors: Paul Anthony Taylor
Original assignee: Paul Anthony Taylor
Priority date: 2008-10-16
Filing date: 2009-10-16
Publication date: 2012-11-26
Also published as: EP2346667B1; ES2392926T3; WO2010043909A1; EP2346667A1; GB0818995D0; PL2346667T3

Description

DESCRIÇÃO PROCESSO DE EXTRUSÃO DE POLÍMERO Campo da invenção

Esta invenção refere-se a um processo de extrusão de polimero, em particular para extrusão de uma composição de álcool polivinilico (PVA) através de uma matriz anular e injecção de ar, o extrudido resultante forma um filme biodegradável cilíndrico adequado para a formação de, por exemplo, sacos de plástico ou de lixo.

Antecedentes da invenção 0 documento W02004/046229 descreve um método para a preparação de uma composição plastificada de partículas de PVA, em que pelo menos uma parte do plastificante é água, e a formação de um filme de PVA da composição. Nas composições de acordo com o documento W02004/046229, a quantidade total de plastificante deverá ser de entre 10 e 20% em peso e a quantidade de água incluída na mistura do PVA com o plastificante está normalmente controlado para prover um teor de humidade na margem de 7% a 14%, tendo em consideração o teor de água já presente na resina de PVA.

No processamento da composição para formar um filme, a composição é passada através de uma extrusora de parafuso e uma matriz a uma estação de injecção de ar onde o extrudido, que tem a forma de um filme cilíndrico ou anular, tem ar injectado através dele para formar uma bolha. O filme, logo que arrefecido, é então passado através dos cilindros de pressão como um tubo continuo colapsado para o processamento subsequente para por exemplo 1/9 formar sacos de lixo individuais. A extrusora de parafuso inclui um parafuso de alimentação montado rotativamente num tambor com uma tremonha de entrada numa extremidade e um adaptador a ela conectada e em comunicação com a matriz na outra extremidade. Habitualmente, o parafuso de alimentação inclui secções de alimentação, compressão e medida onde a profundidade e o espaço ou separação das tranches serão diferentes de acordo com a função da secção. 0 documento W02004/046229 ensina que a matriz extrusora e o aparelho de injecção de ar são convencionais. Por exemplo, a extrusão pode ter lugar numa finalidade geral uma extrusora de parafuso com aquecimento zonal controlado para dar um perfil de temperatura ao longo do tambor, tendo habitualmente o perfil de temperatura quatro zonas que funcionam respectiva a aproximadamente 100 °C, aproximadamente 175 °C, aproximadamente 190 °C e aproximadamente 195 °C, seguido do qual há um adaptador que funciona também a aproximadamente 195 °C e que conduz à matriz que é habitualmente operada entre 185 °C e 195 °C.

Na prática foi descoberto que o processo de extrusão como o descrito no documento W02004/046229 resulta em sérios problemas enquanto às temperaturas que são obtidas no interior da extrusora, a água é perdida da composição devido à evaporação e ebulição. Como resultado, a composição perde a sua plasticidade e pelo menos parcialmente é solidificada no aparelho de extrusão devido a que o nivel da água como plastificante cai abaixo de um nivel critico durante o processamento, o PVA reticulará (os efeitos finais são o amarelecimento do extrudido juntamente com um cheiro pútrido a queimado). À medida que o material reticula na extrusora, ele inicialmente torna-se pegajoso e aderirá aos componentes do aparelho (parafuso, tambor, e partes de matriz). Logo que o material se há bloqueado, ele 2/9 começará também a degradar-se e fará com que o material até agora bom que flui se adira, agravando assim o problema. Eventualmente, resultará num bloqueio total da extrusora. Para limpeza subsequente, será necessário uma desmontagem total da extrusora e matriz. É importante notar que logo que o material tenha iniciado a fase de reticulação, a bolha será perdida. Qualquer tentativa de retirar o bloqueio mantendo a extrusora em funcionamento (num sentido comercial) será inútil dado que enquanto que a integridade da bolha pode ser restabelecida durante um curto periodo de tempo, os fragmentos do material reticulado eventualmente soltar-se-ão e contaminarão deste modo a fundição, depois da saída da matriz, a bolha estourará evitando assim a produção de um filme universalmente constante. É também importante notar que no desenho da extrusora e matriz não deve haver áreas nas que interfira de qualquer maneira com um fluxo homogéneo do extrudido, isto é áreas que possam potencialmente permitir que o extrudido se mantenha estacionário durante qualquer período de tempo, dado que o reticulado será o resultado. Portanto, no processamento do PVA, não podem ser usados com êxito para uma finalidade geral desenhos de extrusora/matriz Standard, como empregues para materiais termoplásticos tal como polietileno (PE). 0 Pedido da Patente europeia EP-A-0800910 descreve um processo de acordo com o preâmbulo de reivindicação 1 para a extrusão da composição de PVA plastificado na que uma resina termoplástica é usada como um agente de purga, enquanto que o Pedido de Patente norte-americana US-A-3798064 descreve o uso de uma mistura de limpeza de congelamento que é usada para remover uma mistura de produção das máquinas de processamento plástico, ou para fechar o processo e reiniciá-lo sem ser necessário a sua limpeza. 3/9 É um objecto da presente invenção prover uma extrusão melhorada e injecção das composições de PVA e que evitem os problemas, como os acima descritos, que são uma consequência da perda de plastificante no aparelho de extrusão.

Resumo da invenção

Num aspecto, num processo para extrusão de uma composição de PVA plastificado, o aparelho de extrusão é inicialmente aquecido a temperatura operativa e um material termoplástico é passado através do tambor do aparelho de extrusão até este encha substancialmente o interior do aparelho desde a tremonha de entrada até à matriz e seguidamente, a composição de PVA é introduzida no aparelho sem substancialmente nenhuma descontinuidade entre o material termoplástico e a composição de PVA, com o qual a água que se evaporou da composição de PVA ao passar através da extrusora está contida no aparelho enquanto o processo de extrusão continua.

Na terminação do processo de extrusão, uma carga de material termoplástico é de novo passado através do aparelho de extrusão substancialmente sem descontinuidade em relação ao fornecimento final da composição de PVA, com que a água que se evaporou da composição de PVA no interior do aparelho extrusor está contida no interior do aparelho pela carga de material termoplástico seguinte. sO material termoplástico usado no processo de acordo com a invenção compreende polietileno de alta densidade. Será apreciado que o material termoplástico funciona essencialmente como um "tampão" no principio e no fim do 4/9 processo de produção, para impedir que o componente plastificante da composição de PVA origine vapor de água por fuga do aparelho durante o procedimento inicial e novamente durante o procedimento de fecho. 0 material termoplástico também descarga eficazmente qualquer resíduo de PVA da extrusora e pode ser deixado depois a arrefecer e prover o "tampão" para o seguinte procedimento de arranque. Entre o procedimento de início e de fecho, o fornecimento da composição de PVA ao aparelho deverá ser preferencial e substancialmente constante e a um débito que mantenha o tambor completamente carregado na sua totalidade, para impedir que sejam criados espaços vazios com o vapor de água.

Noutro aspecto, o aparelho adequado para ser usado na extrusão de uma composição de PVA inclui um parafuso de alimentação que compreende uma secção de alimentação que é arrefecida e tem preferencialmente um rácio de compressão entre 2.0:1 e 3.5:1, por exemplo 2.5:1. O rácio C/D (comprimento/diâmetro) é preferencialmente de 25-30:1.

Os parafusos de alimentação preferidos para serem usados na presente invenção têm entre 6 e 12 tranches na zona de alimentação, preferencialmente 10 tranches, entre 9 e 12 tranches na zona de compressão, preferencialmente 10 tranches, e entre 4 e 12 tranches na zona de medida, preferencialmente 8 tranches, com as temperaturas aumentando de 90-130°C (por exemplo, 100°C) na zona de alimentação com secções aquecidas discretamente nas zonas de compressão e de medida a temperaturas de entre 160 e 205 °C, por exemplo 180 °C: 170-180 °C, por exemplo 175 °C; 170-190 °C, por exemplo 180 °C; e 180-190 °C, por exemplo 183 °C seguida de uma temperatura de cerca de 160-205 °C, 5/9 por exemplo 195 °C, no adaptador entre a extremidade da zona de medida e a matriz.

Para um parafuso de alimentação da extrusora de parafuso único de 65 mm, é preferido um rácio UD de 28:1.

No aparelho de acordo com a presente invenção, a matriz preferencialmente compreende uma configuração tipo aranha com braços que se estendem radialmente desimpedindo um espaço anular através do qual a composição de PVA fundida é passada desde o adaptador e através do seu centro passa a injecção de ar. Preferencialmente, todas as partes da matriz que, durante o uso, que estão em contacto com a composição de PVA são mecanizadas para garantir vias de fluxo homogéneas para minimizar as turbulências que se dão no extrudido especialmente entre o adaptador e o orifício da matriz anular. Mais preferencialmente, às superfícies foi-lhes aplicado um revestimento anti-aderente, mais preferencialmente de Armoloy (RTM) com uma espessura de revestimento de entre 2.5-5 mm. Preferencialmente, a bolha é arrefecida tão rápido quanto possível com a passagem de ar de arrefecimento na saída da matriz para impedir que a água se evapore no filme e forme bolhas no interior do material do próprio filme. Preferencialmente, uma pressão constante do material é exercida sobre a zona de alimentação para garantir que o fluido do material através da extrusora e a matriz sejam tão uniformes quanto possível, para manter uma distribuição uniforme do vapor de água no interior do material que passa através da extrusora. A invenção será agora descrita a título de exemplo.

Exemplo 6/9

Uma composição de PVA foi feita de acordo com a seguinte formulação: PVA 117. (Kuraray) 60kg glicerina pb 5.5kg água 3.5kg

Aerosil (Degussa) lOOg

Na formulação acima, o Aerosil (RTM) é sílica coloidal, presente como um agente anti-aglomerante. Inicialmente, a glicerina e água são pré-misturadas. Os ingredientes restantes secos são seguidamente adicionados numa câmara de mistura com a misturadora funcionando a uma velocidade lenta. A velocidade é seguidamente aumentada e a mistura de água com a glicerina é adicionada lentamente durante um período de mais ou menos 15 minutos, sendo a carga de corrente no motor misturador observada como uma reflexão do processo de plastificação; a corrente aumenta inicialmente quando a plastif icação se dá e depois cai logo que a composição está plastificada, altura em que a temperatura está abaixo de 120 °C, por exemplo 90 °C. A mistura plastificada é seguidamente adicionada num arrefecedor até que a temperatura tenha caído para 40 °C ou menos, depois da qual o composto é peneirado para assegurar o tamanho uniforme do grão. A composição pode ser seguidamente submetida à extrusão e injecção de ar nas condições como as previamente descritas para produzir um cilindro colapsado de material biodegradável plástico adequado para, por exemplo, sacos de lixo ou de adubo. O tempo ideal para processamento do PVA plastificado (desde a introdução na zona de alimentação da extrusora até à sua 7/9 sete minutos, saída da matriz) nao é maior do que preferencialmente cinco minutos ou menos.

Lisboa, 8 de Novembro de 2012 8/9

REFERÊNCIAS CITADAS NA DESCRIÇÃO

Esta lista de referências citadas pelo Titular tem como único objectivo ajudar o leitor e não forma parte do documento de patente europeia. Ainda que na sua elaboração se tenha tido o máximo cuidado, não se podem excluir erros ou omissões e a EPO não assume qualquer responsabilidade a este respeito.

Documentos de Pedidos de Patente citadas na descrição

• WO 20040462229 A · US 3798061 A

• EP 0800910 A 9/9

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Um processo para extrusão de uma composição de PVA plastificada, compreendendo o aquecimento a uma temperatura operativa de um aparelho de extrusão com uma tremonha de entrada que fornece uma zona de alimentação a uma extremidade do aparelho, uma matriz extrusora na outra extremidade, e um tambor entre os dois, passando um material termoplástico através do tambor do aparelho de extrusão até que o material encha substancialmente o interior do aparelho desde a tremonha de entrada até à matriz, e introduzindo depois a composição de PVA no aparelho com substancialmente nenhuma descontinuidade entre o material termoplástico e a composição de PVA caracterizada por na terminação do processo de extrusão uma carga de polietileno de alta densidade ser passada através do aparelho com substancialmente nenhuma descontinuidade em relação ao final do fornecimento da composição de PVA, e deixando arrefecer o aparelho com polietileno de alta densidade dentro dele.
2. Um processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o aparelho ter uma secção de alimentação arrefecida.
3. Um processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o aparelho ter um rácio de compressão entre 2.0:1 e 3.5:1.
4. Um processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o aparelho ter um rácio de compressão de 2.5:1. 1/3
5. Um processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o aparelho ter um rácio entre comprimento e diâmetro de 25:1 a 30:1.
6. Um processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por este compreender o controlo das temperaturas no aparelho para aumentar desde uma temperatura na zona de alimentação de 90 °C a 130 °C progressivamente a uma temperatura na extremidade da matriz do aparelho de 160 °C a 205 °C.
7. Um processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por este compreender o uso de uma matriz que compreende um espaço anular através do qual a composição fundida é extrudida, à volta de uma sarda central através do qual a injecção de ar é passado para insuflar o material extrudido para formar um filme, onde os braços que se estendem radialmente desimpedindo o dito espaço anular.
8. Um processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por este compreender a aplicação ar de arrefecimento ao filme extrudido para a arrefecer tão depressa quanto possível para impedir a evaporação de água no filme.
9. Um processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por este compreender a aplicação de uma pressão constante de material à zona de alimentação.
10. Um processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o tempo de 2/3 passagem do material através do aparelho da zona de alimentação até deixar a matriz ser menor do que 7 minutos.
11. Um processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por o tempo de trânsito ser menor do que 5 minutos. Lisboa, 8 de Novembro de 2012 3/3