PT83040B

PT83040B - Processo e aparelho para a producao de material termoplastico de espuma

Info

Publication number: PT83040B
Application number: PT83040A
Authority: PT
Inventors: Hiromu Fujisaki; Motoshige Hayashi; Motokazu Yoshii
Original assignee: Sekisui Plastics
Priority date: 1985-07-24
Filing date: 1986-07-23
Publication date: 1995-03-01
Also published as: ES2001581A6; FR2585282B1; CN86105207A; GB2179886A; CN1007717B; DE3624909A1; ATA199286A; GB8618082D0; KR870001021A; PT83040A; DE3624909C2; CA1255866A; GB2179886B; AT394518B; FR2585282A1; KR900003735B1

Description

SEKISUI KASEIHIN KOGYO KABUSHIKI KAISHA

PROCESSO E APARELHO PARA A PRODUÇÃO DE MATERIAL TERMOPLÁSTICO DE ESPUMA”

FUNDAMEMTO_DA_INVENÇÃO

Campo_da_invenção

A presente invenção refere-se a wn rpocesso e a um apare, lho para a produção de materiais termoplásticos de espuma median te mistura homogénea de termoplásticos com um agente de formação de espuma e outros aditivos desejados e extrusão contínua da mis tura.

Há vários processos para a rrodução de materiais termoplásticos de espuma e são conhecidas máquinas de extrusão ou ex trusores de uso muito difundido para este fim. A produção de ma teriais termoplásticos de espuma usando u~ extrusor é vantajosa na prática pelo facto de, depois de se ter misturado de maneira homogénea um termoplástico com. um agente de formação de espuma ou outro aditivo sob pressão, a mistura é extrudida a baixa pres. são rara fabricar de maneira contínua materiais termoplásticos de espuma com as fcrmas desejadas, por exemplo folhas ou placas.

Porém, no processo de fabrico atrás referido, tem sido dada importância ao facto de que o agente de formaçao de espuma z ou outro aditivo deve ser misturado de maneira homogenea com o termoplástico fundido e a mistura extrudida, depois de a corpo sição de plástico fundido, contendo o agente de formação da es. puma, ter sido arrefecida uniformemente e o suficiente para ser

apropriada para a formação da espuma.

Por conseguinte, têm sido propostos vários processos e aparelhos para misturar de maneira homogénea um termoplástico com um agente de formação de espuma ou similar e arrefecer uni. formemente a composição do plástico que contém o agente de for mação da espuma. A patente de invenção norte-americana N? 3.751.377 descreve um processo e um aparelho em que se instala um mistura dor estático a seguir ao extrusor, com um parafuso para misturar o plástico fundido com um agente de formação da espuma e arrefe cer uniformeraente a mistura ate uma temperatura apropriada para a formação da espuma. Embora esta disposição tenha, até certo ponto, dado bons resultados na produção de materiais de espuma espessos, de grandes dimensões e de baixa densidade, apresenta inconvenientes melo facto de a velocidade de extrusão ser baixa devido ao facto de ser grande a resistência ao escoamento do piás; tico para o misturador estático, de este ser parcialmente defor mado ou danificado, particularmente quando for arrefecido do ex terior e de as características de dispersão do agente de formação da espuma misturado serem insufucientes.

Foram feitas tentativas para remediar estes inconvenien tes. Como se divulga na natente de invenção norte-americana 1T2 4 454 087, instalam-se a seguir ao extrusor, simultaneamente, um arrefecer misturador rotativo e um misturador de zigue-zague, como tipo de misturedor estático. Embora neste processo se evite a deformação do misturador de zigue-zague, visto que ele não é arrefecido, continua a existir o desejo de fabricar outros ma teriais de esnuma de baixa densidade e aqueles em que se assegure uma maior homogeneidade da dispersão de um aditivo.

Por outro lado, a patente de invenção norte-americana

N° 4 419 014 descreve um processo para misturar de maneira ho mogénea plásticos fundidos, borracha e similares com outros adi tivos, de acordo com o qual um extrusor-misturador está equipa do com um misturador de transferência de cavidades directamente acoplado à extremidade dianteira do parafuso contido no extrusor.

A presente requerente concebeu a aplicação do misturador de transferência de cavidades usado no referido extrusor-mistu rador para fabricar materiais termoplásticos de espuma e verifi z cou que podem fabricar-se materiais termoplásticos de espuma mais aperfeiçoados introduzindo o misturador de transferência de cavidades no processo de extrusão convencional.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A vresente invenção refere-se à solução dos problemas até aqui postos no fabrico de materiais termoplásticos de espu ma com base no conhecimento da técnica referida anteriormente. Segundo a presente invenção, em um processo e aparelho para a produção de materiais termoplásticos de espu~a, compreendendo z

o aparelho extrusor para fundir e extrudir o material termoplas_ tico e um·' unidade de refrigeração para arrefecer o termoplásti co fundido, contendo um agente de formação da espuma, até uma temperatura apropriada para a formação da espuma, proporciona-se um aperfeiçoamento em que um rotor é suportado num estator, entre o extrusor e a unidade de refrigeração, sendo 0 intervalo entre o estator e 0 rotor usado como uma passagem para 0 termo plástico fundido e em que se forma um certo número de cavidades isoladas, respectivamente na face interior do estator e na face _4 _

exterior do rotor colocada oposta àquela, sobrepondo-se entre si as cavidades no estator e no rotor durante a sua rotaçao e formando um misturador em que se provoca a transferência do piás, tico fundido entre as cavidades. 0 plástico fundido é misturado com o agente de produção da espuma ou qualquer outro aditivo do lado de montante do misturador.

Um objecto da presente invenção consiste em proporcionar z um processo e um aparelho capaz de misturar de maneira homogenea um termoplástico fundido com uma grande quantidade de agente de formação da espuma de modo a obter-se materiais termoplásticos espessos, de baixa densidade e altamente espumados.

Um outro objecto da presente invenção consiste em propor cionar um processo e um aparelho capas de assegurar a melhor dis. persão homogénea de um agente de formação de espuma ou outro ade sivo no plástico fundido, de τηο'·ο a obter-se materiais termoplas ticos espumados uniformemente e com propriedades físicas e qua lidades excelentes. Além disso, node”·' também obter-se materiais de espuma com urna dispersão homogenea de um agente de nuclee.çao, tal como o pó de talco fino e células minúsculas, e uma capaci z

dade excelente de pos-processamento.

Ainda um outro objecto da presente invenção consiste em proporcionar um processo e um aparelho com a capacidade de mis. turar de maneira homogénea um certo número de termoplásticos in compatíveis, de modo que se tornam miscíveis muitos tipos de ter moplásticos. Além disso, podem fabricar-se materiais de espuma com as propriedades desejadas.

Um outro objecto da presente invenção consiste em proporcionar um processo e um aparelho capaz de misturar de manei.

ra homogénea termoplásticos com um agente de formação de espuma que é considerado não facilmente miscível com o mesmo. Isto é vantajoso para o fabrico de materiais de esnuma, visto que um agente de formação de espuma pode ser escolhido de muitos tipos de materiais.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

As figuras dos desnhos representam:

A fig. 1, uma vista em corte vertical de uma forma de realização do aparelho segundo a presente invenção;

As fig. 2a a 2h, vistas esquemáticas que ilustram os prin cípios da mistura e agitação utilizando o misturador de transferência de cavidades;

A fig. 3, uma vista em corte vertical de uma outra forma de realização do aparelho segundo a presente invenção;

A fig. 4, una vista em corte vertical de uma unidade de refrigeração modificada dos aparelhos das fig. 1 e 3;

A fig. 5, um corte feito pela linha (V-V) da fig. 4; e

A fig. 6, uma vista com corte vertical de ainda uma. ou tra forma de realização do aparelho segundo a presente invenoa*ó.

DESCRIÇÃO PCRKENORIZADA DA INVENÇÃO

Os termoplásticos que podem ser submetidos à extrusao-espumação segundo a presente invenção nao são particularmente limitados. Os termoplásticos representativos incluem o poliesti. reno, o copolímero de estireno-acrilonitrilo, o copolímero de estireno-acrilonitrilo-butadieno, o copolímero de estireno-ani-

drido maleico, o copolímero de estirer.o-etileno, o poli-^-metil estireno, o polipropileno, o copolímero de etileno-propileno, o copolímero de etileno-acetato de vinilo, o cloreto de polivi. nilo, o metacrilato de polimetilo, as poliamidas, etc. Estes co polímeros podem ser usados independentemente ou em associação. Como segundo a presente invenção podem misturar-se de maneira uniforme polímeros relativamente incompatíveis, pode escolher-se urr larga gama de termoplásticos. Por conseguinte, podem pro. duzir-se facilmente termoplásticos que possuam as propriedades físicas desejadas.

Os agentes de formação da espuma que podem ser usados na presente invenção também não são limitados. Usam-se normalmen te agentes de formação da espuma voláteis ou decomponíveis.

Como agentes de formação da espuma voláteis podem, meneio, nar-se os hidrocarbonetos alifáticos, tais como propano, butano, isobutano, pentano, neopentano, isopentano e similares; hidrocar bonetos aliciclicos tais como ciclobutano, ciclopentano, ciclohexano e similares; cloreto de metilo; cloreto de raetileno; diclorofluorometano, clorotrifluorometano, diclorodifluorometano; clorodifluorometano; triclorofluorometano; triclorotrifluoroetano; e diclorortetrafluoroetano. Como agentes de formação da espuma decomponíveis podem mencionar-se a dinitrosopentametilenotetramina; a trinitrosotrimetilenotriamina; a ρ,ρ'-oxibis(benze, no-sulfonil-hidrazida); a azodicarbonamida e similares.

Estes agentes de formação da espuma podem ser usados in dependentemente ou em associação.

Um agente de formação da espuma é adicionado do lado de montante de um misturador segundo a presente invenção. 0 proces.

V

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so normal de mistura compreende o aquecimento e a fusão dos ter moplásticos em um extrusor e o fornecimento de um agente de for mação da espuma ao extrusor sob pressão. Um outro processo con siste em fornecer o termoplástico contendo um agente de formação de espuma a um extrusor.

Quando se mistura uma grande quantidade de agente de for mação da espuma para se obter um material de escuma de baixa den sidade, por exemplo 100 partes em peso de termoplástico com 5 a 50 «w Z Z partes, em peso, de um agente de formaçao da espuma volátil, e conveniente amassar previamente o termoplástico fundido e um agen te de formação da espuma em um extrusor ou por meio de qualquer outro meio de mistura, e fornecer depois a mistura a um mistura dor.

Segundo a presente invenção, um aditivo usado normalmen te é adicionado quando se fabrica o material de espuma.

Como aditivos, há os agentes de nucleação, os retardado, res do fogo, os estabilizadores, os lubrificantes, os plastifi cantes, os agentes corantes, os materiais de enchimento, etc.

Os extrusores para utilizar na fusão e extrusão dos ter moplásticos segundo a presente invenção são parafuses de extrusão simples ou geminados, equipados de preferência com cavilhas ou outros meios de mistura depois de o agente de formação da espu ma ser fornecido sob pressão.

As unidades de refrigeração que podem ser usadas segun do a presente invenção são as que foram desenvolvidas e são con vencionalmente usadas para o fabrico de materiais termoplásticos de espuma, estando as referidas unidades de refrigeração providas de meios de permuta de calor e sendo capazes de regular a tempe.

ratura de vários plásticos. É conveniente usar uma unidade de refrigeração com um veio rotativo equipado com pás no interior do cilindro exterior de refrigeração, tal como se descreve nas patentes de invenção norte-americanas N^Qs 4 454 0S7 e 2 669 751 e nas patentes de invenção japonesas N^es 544/73 e 42 026/79. É igualmente preferido usar um extrusor de refrigeração com um dia z metro maior do que o extrusor para fundir o termoplástico de modo a arrefecer de maneira uniforme o termoplástico rodando-o leu tamente com o parafuso com uma requena acção de bombagem.

Os misturadores utilizáveis segundo a presente invenção são os misturadores de transferência de cavidades para fundir ter moplásticos com um rotor suportado num estator, sendo o intervaz lo entre o estator e o rotor usado como uma passagem para 0 plas_ tico fundido. Forma-se um certo número de cavidades isoladas na face interior do estator e na face exterior do rotor, respectivamente. As cavidades formadas no estator e no rotor estão situa das em posiçoes tais que se sobrepõem, durante a rotação, umas % Z f as outras. As cavidades podem, ser hemisféricas, cilíndricas ou rômbicas, mas de preferência devem ter a forma de hemisférios 0 que provoca uma pequena congestão dos plásticos fundidos. As cavidades devem estar cosidas transversalmente (ver os desenhos) na face interior do estator ena face exterior do rotor nas direç_ ções axial e periférica respectivas. A área total da abertura das cavidades deve ser aumentada, em termos da sua área de transferência, até mais de 60% da área da face interior do estator ou da face exterior do rotor. 0 misturador deve estar situado nun pcnto an de a temperatura e a pressão são máximas durante 0 processo de extrusão-espumação. for conseguinte, o misturador pode ser aco.

piado à extremidade dianteira do parafuso do extrusor de modo cue o misturador pode rodar em sincronismo com o parafuso ou instalado de modo que o misturador possa rodar independentemen te. Neste último caso, o aquecimento e a misturação são regula dos convenientemente pois pode controlar-se livremente o número de rotações de acordo com o tipo de termoplástico e o tipo de agente de formação de espuma e outros aditivos. Por outras pala vras, o misturador pode ser rodado a baixa velocidade quando se usar, um retardador do fogo que está sujeito ã decomposição pelo calor e um material fibroso que se rompe facilmente pela aplica ção de esforços de corte elevados e pode rodar a alta velccida de quando se utiliza um agente de formaçao de espuma volátil, com uma viscosidade diferente da do termoplástico.

As matrizes que pedem ser usadas segundo a presente in venção, são normalmente matrizes em forma de T, matrizes em for ma de cabide, matrizes em forma de rabo de peixe, matrizes circulares, etc. com dimensionamento como for desejado.

Descreve-se agora em termos concretos a construção e os efeitos da presente invenção, segundo formas de realização esco. Ihidas da mesma.

Com referência à fig. 1, descreve-se urr primeira forma de realização do aparelho da presente invenção.· Nesta fig. 1 es. tá representada uma disposição de um extrusor principal (1), um extrusor de arrefecimento (2) instalado paralelamente ao extrusor principal (1) e tendo o seu eixo desviado do daquele, e um misturador (3) instalado entre os extrusores (1) e (2).

extrusor principal (1) compreende um primeiro cilindro (4); um primeiro parafuso (5) em cantilever introduzido rotati-

10vamente no primeiro cilindro (4); um primeiro dispositivo de mis. tura (6) instalado na extremidade dianteira do primeiro parafuso (5); ura coluna (7) instalada na extremidade do eixo do parafuso; um certo número de pernos (8) que ficam salientes da periferia da coluna (7); uma entrada (9) para introduzir o agente de formação da espuma sob pressão, estando s entrada (9) situada oposta ao li mite de separação entre 0 primeiro parafuso (5) do rrimeiro cilin dro (4) e o primeiro dispositivo de mistura (6); uma saída (11) formada na extremidade em que 0 parafuso do primeiro cilindro (4) é flutuante; uma entrada (12) para os materiais, sendo a entrada (12) formada na extremidade em que o parafuso do primeiro cilindro (4) é suportado; ume tremonha (13) dos materiais, instalada na en trada (12), e aquecedores (14) instalados na periferia do primeiro cilindro (4).

extrusor de arrefecimento (2) compreende um segundo cilindro (16) com uma passagem de refrigeração em espiral (17); uma entrada (18) e uma saída (19) da passagem de refrigeração (17); um segundo parafuso em cantilever (20) introduzido rotativamente no segundo cilindro (16); uma matriz (21) fixada na extremidade em que 0 parafuso (20) do segundo cilindro (16) é flutuante, estando a matriz (21) equipada com uma saída para o termoplástico; um apoio (23) para suportar rotativamente a base do segundo parafuso (20); um empanque (24); um impulsor (25) do empanque; uma passagem (26) de um refrigerador para arrefecer o empanque; uma entra da (27) para a injecção do termoplástico, sendo esta entrada (27) formada na extremidade onde o parafuso (20) do segundo cilindro (16) é suportado; e um tubo (28) para fornecer um refrigerante para o interior do segundo parafuso (20).

t

-110 misturador (3) compreende um cilindro fixo (30); um rotor em cantilever (31), introduzido rotativamente no cilindro fixo (30), sendo o eixo do mesmo perpendicular ao dos primeiro e segundo parafusos (5) e (20); uma entrada (32) formada de um lado em que 0 rotor (31) no cilindro fixo (30) é suportado e que comunica com a saida (11) do extrusor principal (1); uma saída (33) formada no outro lado onde 0 rotor (31) no cilindro fixo (30) é flutuante e que comunica com a entrada (27) para a injecção do termoplástico para o extrusor de arrefecimento (2); um estator (34) instalado na face interior do cilindro fixo (3θ); um certo numero de cavidades isoladas hemisféricas (35) e (36) formadas na face in terior do estator (34) e na face exterior do rotor (31), sobrepondo-se as cavidades (35) na face interior do estator (34) parcialmsite com as cavidades (36) na periferia do rotor (31) durante a rotação; um apoio (37) para suportar rotativamente 0 rotor (31); um empanque (38); um impulsor (39) do empanque; uma passagem (40) de um refrigerador para arrefecer o empanque; um aquecedor periferia do cilindro fixo (30) e um tubo (42) refrigerante para o interior do rotor (31).

(^1) para disposto na fornacer um

Vai agora descrever-se o funcionamento do aparelho repre.

(5) (31) sentado na fig. 1. Rodando os primeiro e segundo parafusos e (20) nos sentidos das setas (A) e (B), e rodando o rotor separadamente do primeiro e do segundo parafusos '5) e (20) no sentido da seta (C), fornece-se um material termoplástico a par tir da tremonha (13) do material ao primeiro cilindro (4). 0 ma terial, isto é, o termoplástico é transportado pelo primeiro pa rafuso (5) no sentido da seta 'D) e aquecido e levado ao estado

•de fusão pelo aquecedor (14). Um agente de formação da espuma’é adicionado através da entrada (9) do termoplástico fundido sob pressão e o agente de formação da espuma adicionado é pré-mistu rado com o termoplástico pelos pernos (8) do primeiro dispositi vo de mistura (6). 0 termoplástico ção da espuma passa depois através (32) antes de ser fornecido para o (30) do misturador (3). No misturador (3), o termoplástico é agitado e misturado pelas cavidades (36) do rotor (31) θ θ-s cavidades (35) do estator (34) θ o'agente de formação da espuma é dispersado de maneira homogénea no termoplástico.

Fazendo agora referência às fig. 2a a 2h, vai descrever-se 0 princípio típico de mistura e agitação usando material es contendo da saida interior o agente de forma(11) e da entrada do cilindro fixo tirado. 0 material estirado extrudido da parte inferior da cavi dade (35) do lado esquerdo da fig. 2 estende-se ao longo da sua se representa, na fig. 2b, a extremiestriado é empurrada pelo bordo (i) da cavidade (36) do rotor (31) que roda no sentido da seta (C) periferia interior e, como dade dianteira do material e e obrigado a mudar a sua. direcção para se adaptar ao estado representado de dianteira na fig. 2c. Como se mostra na fig. 2d, a extremida do material estirado é dobrada pelo bordo (ii) e,

X como se mostra na fig. 2e, a sua extremidade dianteira e cortada pelo bordo (ii) e o estator (34) e,como se mostra na. fig. 2f, a sua extremidade dianteira é dobrada pelo bordo (iii) e, como se mostra na fig. 2g, a sua extremidade dianteira é cortada pelo bordo (iii) e o estator (34) e, como se mostra na fig. 2h, a sua extremidade dianteira é dobrada pelo bordo (iv). Repete

-se depois a mesma operação e a extremidade dianteira do material estirado é sucessivamente cortada e a porção cortada é acumulada

no interior das cavidades.

De acordo com este princípio, o material plástico é e_s tirado para formar uma pls.ca fina e cortada em pedaços, sendo um agente de formação da espumo ou quaisquer outros aditivos dis persos de maneira homogénea no termoplástico, com o agente de formação da espuma nele dispersado de maneira homogénea, é fornecido ao segundo cilindro (16) do extrusor de refrigeração (2) através da saída (33) e da entrada (27), 0 termoplástico conten do o agente de formação da espuma é transportado pela rotação do segundo parafuso (20) no sentido da seta. (Σ) e é arrefecido pelo refrigerante que passa através da passagem (17) até uma tem peratura apropriada para a espumação. É transportado e extrudido saindo pela saída (22) rara a formação da espuma.

Com referência à fig. 3, vai descrever-se uma outra for

AZ Z ma de realizaçao da presente invenção. Na fig. 3 os mesmos nume ros designam peças idênticas às representadas na fig. 1, omitin do-se a descrição desses componentes. No aparelho da fig. 3, uma unidade de refrigeração (44) que compreende um acoplador (45) está aconlada à saída dⁿ estator (3Ό do misturador (3); um corpo intermédio (46) está acoplado ao acoplado* (45) ; um núcleo interior (47) é previsto no centro do face do corpo intermédio (46); um cilin dro exterior (48) está fixado concentricamente no núcleo interior (47) com uma extremidade ligada ao corpo intermédio (46); e uma matriz (49) está fixada na outra extremidade do cilindro exterior (48). Uma passagem (50) para o material termoplástico, formada entre o núcleo interior (47) e o cilindro exterior (48), comunica com o misturador (1) através de uma passagem de comuni. cação (51) formada no acoplador (45) e no corpo intermédio (46).

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No núcleo interior (47) é formado um espaço de refrigeração (52) e uma entrada (53) e uma saida (54) rara o refrigerante comunicam da periferia do corpo intermédio (46) para o espaço de refri geração (52). Uma passagem de refrigeração em espiral (55) e for mada no cilindro exterior (48) e um orifício (56) é formado na matriz (49). Um tubo (58) em forma de L é usado para estebelecer a comunicação da saída (11) do extrusor principal (1) com a entrada (32) do misturador (3). Um misturador estático (59) está disposto no lado do tubo de comunicação (58) voltado para o mis. turador e um estrangulador (60) esta disposto do lado do extrusor do tubo de comunicação (58). A referência (61) designa um aquecedor disposto na periferia do tubo de comunicação (58).

Descreve-se a seguir 0 funcionamento do aparelho repre sentado na fig. 3. A velocidade do termoplástico fundido extrudido a partir da saída (11) do extrusor (1) é aumentada pelo es trangulador (60) e 0 agente de formação da espuma fornecido a partir da entrada (9) é adicionado para acelarar 0 termoplástico sob pressão. 0 termoplástico contendo 0 agente de formação da es. puma é transportado para 0 misturador estático (59) no qual o ter moplástico e 0 agente de formação da espurrr são misturados preliminarmente. Derois, o termonlástico contendo o agente de formação da espuma é descarregado do misturador estático (59) e é transpor tado para o misturador (3) onde o termoplástico e o agente de for. mação da espuma são completamente misturados sob a mesma acção que no caso da primeira forma de realização. 0 termoplástico com o agen te de formação da espuma disperso de maneira homogenea no misturador (3) e depois fornecido à passagem do termoplástico (50) da unidade de arrefecimento (44). 0 termoplástico contendo o agente

-15Λ

formador da espuma é arrefecido na passagem do termoplástico (50) pelo refrigerante que passa através da passagem (55) enquanto se desloca no sentido da seta (E) e depois descarregado pela saída (56) para a formação da espuma.

Na realização do processo segundo a presente invenção, po de usar-se um refrigerador (63) como o representado na fig. 4, ou a unidade de refrigeração (44) como se indica na fig. 3, em vez do extrusor de refrigerador (2) representado na fig. 1. 0 refrigerador (63) representado nas fig. 4 e 5 e instalado do lado de jusante do misturador (3) de acordo cor. as primeira e segunda _ru· Z formas de realizaçao da presente invenção esta descrito mais adian te em pormenor. 0 refrigerador (63) compreende um cilindro exterior (64) com uma passagem do refrigerador em espiral (65); um veio prin cipal em cantilever (66) introduzido rotativamente no cilindro ex terior (64); uma entrada de termoelástico (67) formada através da vizinhança da extremidade onde o veio principal do cilindro exterior (64) é suportado, uma matriz (68) com um orifício (69); e um tubo (70) para fornecer um refrigerante a um espaço de refrigeração previsto no veio principal (66). 0 veio principal (66) compreende uma porção terminal de grande diâmetro (66A) suportada rotativamente no cilindro exterior (64) por meio de uma chuma ceira (71), uma porção central de pequeno diâmetro (66B) e uma porção terminal de grande diâmetro (66C), estando uma saliência anular (66D) colocada numa posição ligeiramente mais próxima do lado de jusante da porção central de menor diâmetro (66B), voltada para a entrada do termoplástico. Um certo número de barras misturadoras (72) do género de cavilhas ficam salientes de uma porção mais para jusante do que a saliência anular (66D) da por

ção central de menor diâmetro (66B).

No refrigerador (63) representado na fig. 4 e que e cons truído deste modo, o termoplástico contendo 0 agente de formaçao da espuma e introduzido no cilindro exterior (64) a partir do mis turador (3) através da entrada (67) do termoplástico e forçado por cima da saliência anular (661)) no sentido da seta (E) e misturado pelas barras misturadoras (72) do veio principal (66) que roda no sentido da seta (F) e depois extrudido a partir do orifício (69), através do intervalo entre a porção terminal dianteira de grande diâmetro (66C) e do cilindro exterior (64).

Exemplos 1, 2 e 3 θ exemplo com.narativo 1 aparelho da fig. 1 foi usado nos Exemplos 1, 2 e 3 e tinha as seguintes características específicas: um diâmetro in terior de 50 mm do primeiro cilindro (4) do extrusor (1); um dia metro interior de 65 mm do segundo cilindro (16) do extrusor de refrigeração (2); um diâmetro interior de 50 mm do estator (34) do misturador (3); um intervalo de 0,4 mm entre 0 estator (34) e o rotor (31); seis cavidades respectivamente nas direcções pe_ riféricas do estator (34) e do rotor (51) θ sete fiadas de cavi dades (35) e (36) nas suas direcções axiais; diâmetros respecti vos de 23 mm e 24,5 mm das cavidades hemisféricas (35) e (36); profundidades de 8 mm e 9,5 mm das cavidades (35) e (56); disfan cias de 22 mm entre os centros das cavidades na direcção axial; 106 r.p.m. do rotor (3); uma temperatura de 123°O do material fundido que passa através do extrusor de refrigeração (2); uma largura de 100 mm e uma altura de 1 mm do orifício (22) da matriz (21).

Misturaram-se uniformamente 100 nartes em peso de polies. tireno (Styron 679 de Asahi Kasei), como resina básica can 0,3 perte em peso de pó de talco fino coro agente de nucleação e 2,0 partes, em peso de hexabromociclododecano como retardador do fogo e for neceu-se a mistura ao extrusor principal (1), que foi operado de forma que extrusiona o material com o caudal de 55 Kg por hora. Além disso, adicionaram-se 12,5 partes em peso de diclorodifluoro metano, como agente de formação da espuma, a partir da entrada (9) do agente de formação da espuma, a 100 partes em peso do termoplástico básico sob pressão. Como consequência, obtiveram-se nlacas espumadas com cerca de 250 mm de largura, 25 mm de espessura e 40 Kg/m^J de peso específico, através de um dimensionador fixado na matriz (21) (ver o Quadro 1).

Os resultados indicados para os Exemplos 2 e 3 foram obti dos através de ensaios análogos feitos variando a quantidade do agente de formaçao da espuma e as r.p.m. do rotor (31). 0 Exemplo comparativo do Quadro 1 mostra um caso no qual o misturador (3) é retirado do aparelho da fig. 1.

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-19Exemplo 4 e Exemplo comparativo 2 aparelho da fig. 1 foi usado neste exemplo, com as se guintes especificações: um diâmetro interior de 50 mm do primei, ro cilindro (4) do extrusor (1); um diâmetro interior de 65 mm do segundo cilindro do extrusor de refrigeração (2); um diâmetro interior de 90 mm do estator (34) do misturador (3)5 um in tervalo de 0,2 mm entre o estator (34) e o rotor (31); dez cavidades resnectivamente nas direcções periféricas do estator (34) θ do rotor (31) θ sete fiadas de cavidades (35) e (36) na sua direu. ção axial; diâmetros respectivos de 27 mm e 28 mm das cavidades hemisféricas (35) e (36); profundidades de 8 mm e 9,5 mm das cavi. dades (35) e (36); distâncias de 25 mm entre os centros das cavi. dades na direcção axial; 100 r.p.m. do rotor do misturador (3), uma temperatura de 159 C do material fundido que passa através do extrusor de refrigeração (2); um diâmetro dc 60 mm e um inter valo de 0,6 mm do orifício (22) na matriz (21) em forma de fenda circular.

Misturaram-se uniformemente 100 partes em peso de polies. tireno (Styron 691 de Asahi Kasei) como termoplástico básico com

2,0 partes, em peso, de pó de talco fino como agente de nuclea ção e forneceu-se a mistura ao extrusor principal (1), que foi operado de modo a extrudir o material com um caudal de 28 Kg por hora. Além disso, adicionaram-se 3,5 partes em peso de butano, como agente de formação da espuma, a partir da entrada (9) do agente de espumação a 100 partes, em peso, do termoplas. tico básico sob pressão. Como resultado, folhas de espuma fina e uniforme com cerca de 633 mm de largura, 25 mm de espessura e 179 Kg/m por unidade de peso, foram arrefecidas e dimensio _20_

nadas, através de um mandril de refrigeração fixado na matriz a uma certa distância e dividido no ponto na direcção de extru são.

z

Alem disso, os materiais de espuma assim obtidos foram envelhecidos durante sete dias à temperatura ambiente e mediu-se depois o diâmetro das células de acordo com a norma ASTM D 2842-69, sendo os materiais aquecidos a 120°C durante 12 segun «w Z dos para examinar a espessura de espumaçao secundaria e observar a moldabilidade. Os resultados obtidos estão indicados no Quadro 2.

Fez-se um ensaio semelhante com o misturador (3) retira do do aparelho usado no Exemplo 4, para obter folhas de espuma com cerca de 2 mm de espessura, 633 mm de largura e 176 g/m por unidade de peso, por ajustamento da temperatura do termoplas tico a 158°C. No entanto, foram observadas concentrações de pó de talco nas folhas, com células grosseiras. A espumação secun daria foi também inferior.

QUADRO 2

	Diâmetro	das células (mm)	w z Espumaçao secundari
	Direcção	Direcção	Direcção	Espessura (mm)
	da	Transver	vertical
	máquina	sal
Exem
pio 4	0,22	0,21	0,21	3,28
Exemplo	0,28	0,31	0,27	3,04
comparativo

Exemplo 5

Neste exemplo usou-se o aparelho do Exemplo 4 com a excep ção de que se utilizaram a matriz (21) e o mandril de refrigeração do Exemplo 1.

No aparelho assim dsiposto, misturaram-se polietileno /Yu karon HE-30 (KI-0,3_7 (fabricado por Mitsubishi Yuka K.K. ) usado como termoplástico básico (100 partes, em peso) com 10 partes em peso de um polimero de impregnação mútua Piocelan (marca comer ciai) de Sekisui Kaseihin Kogyo K.K.J obtido por impregnação de um monomero de estireno em um plástico de polietileno quando se faz a polimerização do monomero, que é constituído por 30/ e~ peso de etileno e 70/ em peso de estireno e tem 18,6/, em peso de relação de ligações transversais e com 0,5 partes em peso de talco como agente de nucleação. A relação de ligações trans versais pode, por exemplo, ser obtida medindo uma quantidade do componente insolúvel da amostra unitária em xileno fervente. Um.a mistura assim obtida foi. fornecida ao extrusor com um caudal de 30 Kg por hora.

Por outro lado, foram fornecidas 14 partes em peso de uma mistura de 70/ em peso de diclorodifluorometano e 30;^ em peso de butano, como agente de formação de espuma sob pressão. A extrusão foi então realizada a 100 rpm pelo misturador (3) θ arrefeceu-se a uma temperatura de 110°C para o termoplástico pas_ sar através do extrusor de arrefecimento nara a espumação. Os materiais de espuma obtidos foram placas exteriormente finas, espumadas uniformemente com cerca de 20 mm de espessura, 230

Z mm de largura e uma densidade de 33 Kg/ni .

Exemnlo comparativo 3

Este exemplo foi realizado de acordo com o processo do Exemplo 5, ezcepto que o misturador (3) foi retirado do aparelho. Observaram-se manchas de espuma de alta densidade devidas à mistu ra e dispersão inferiores de resina PIOCELAN e um certo numero de acumulações de gás agente de formaçao da espuma. Apenas se obtiveram placas de espuma com superfícies irregulares.

Com referência à fig. 6, vai agora descrever-se outra forma de realização da presente invenção. Na fig. 6, os mesmos caracteres de referência designam partes iguais ou corres pondentes nas fig. 1 e 4, e nela um extrusor (1) e um refrige. rador (63) estão dispostos em paralelo, nas os seus eixos estão desviados um em relação ao outro. Um tubo (32a) para o forneci, mento de material termoplástico liga a saída (11) do extrusor (1) e a porta de injecção (67) de um refrigerador (63). 0 núme. ro (31) designa um rotor ligado concentricamente a uma coluna (7) instalada na extremidade dianteira de um narafuso (5) e com. um certo número de cavidades hemisféricas isoladas (35,36), res pectivamente formadas na face exterior do rotor (31) e na face interior de um cilindro (4) colocado em oposição à mesma. As cavidades (35) do cilindro (4) e as cavidades (36) do rotor (31), respectivamente, sobrepõem-se umas às outras para formar um mis. turador para onde ó plástico é transferido.

comprimento do rotor (31) deve ser duas a oito vezes (de preferência quatro a oito vezes) maior do que o diâmetro do parafuso (5). Se o comprimento for menor do que duas vezes 0 diâmetro, a mistura será insuficiente, enquanto o aquecimen-23-

to se tornará demasiadamente grande se for mais de oito vezes maior.

comprimento da coluna (7) é normalmente de uma a sete vezes (de preferência de duas a cinco vezes) maior do que 0 diâ metro do parafuso (5). Se o comprimento for menor do que 0 diâ metro do parafuso, a pré-mistura será insuficiente, enquanto o efeito de mistura nao sera suficientemente melhorado se for mais de sete vezes maior do que o diâmetro.

A área da secção transversal através da qual se permite a passagem do termoplástico através da coluna (7) e escolhida suficientemente maior do que, de preferência de 1,5 a três ve zes, a area na extremidade dianteira do parafuso (5). Caso con trário, a quantidade do termoplástico fornecido à coluna (7) será excessiva e tomará impossível uma mistura suficiente. Co. mo saliências (8) previstas n° coluna (7) são usados pernos co lunares, parafusos cortados e parafusos Dulmage.

Os parafusos (5) e 0 eixo principal (66) rodam respecti vamente nos sentidos das setas (A) e (F) e o material,isto é, 0 termoplástico, é fornecido ao cilindro (4) através da entrada (12). 0 termoplástico é enviado na direcção da seta (D) pelo parafuso (5) e aquecido e fundido pelo aquecedor (14) durante esse tempo. 0 agente formador de espuma é adicionado a partir da entrada (9) ao termoplástico fundido sob pressão, sendo o agente de formação da espuma e o termoplástico previamente mis. turados um com 0 outro. Depois, o termoplástico contendo 0 agen te de formação da espuma é obrigado a entrar no intervalo entre 0 rotor (31) e 0 cilindro (4) e é misturado pelas cavidades (35, 36) de modo que 0 agente de formação da espuma pode ser disper

so uniformemente no termoplástico. 0 principio da mistura é z

o mesmo que se descreveu para a fig. 2. 0 termoplástico no qual se dispersou uniformemente o agente de formação da espuma é trans portado para o cilindro exterior (64) do arrefecedor (63) atra vés do tubo de alimentação (32a) e depois no sentido da seta (E) pelas saliências anulares (66D). 0 termoplástico é mistura do por meio de barras misturadoras em forma de varas que rodam no sentido da seta (F) e, depois de convenientemente arrefecido, pas sa otraves do intervalo entre a porção (660) terminal dian teira de grande diâmetro e o cilindro exterior (64) e extrudido a partir da saída (69) para formação da espuma.

Exemplo 6 e Exemplo comparativo 4

Utilizou-se o aparelho representado na fig. 6, com as seguintes especificações: diâmetro interior de 50 mm do primeiro cilindro (4) do extrusor (1); diâmetro de 50 mm do parafuso (5); comprimento de 250 mm da coluna (7); comprimento de 250 mm do rotor (31); um intervalo de 0,4 mm entre o rotor (31) e 0 cilindro (4); seis cavidades respectivamente na direcção peri. férica no rotor (31) e no cilindro (4) e sete fiadas de cavidn des (35,36) nas direcções axiais dos mesmos; um diâmetro respeç. tivo de 30 mm das cavidades hemisféricas (35,36); uma profundi. dade de 8 mm e 9,5 mm das cavidades (35,36); uma distância de 22 mm entre as cavidades nas direcções axiais; 106 r.p.m. do parafuso (5), uma temperatura de 123°C do material fundido que z

passa através do arrefecedor (63), uma largura de 100 mm e uma altura de 1 mm do orifício (69) da matriz (68).

Misturaram-se uniformemente 100 partes em peso de polies

tireno (Styron 679 de Asahi Kasei) como termoplástico básico, com 0,3 parte em peso de talco como agente nucleante e 2,0 par tes, em peso, de hexabromociclododecano como retardador do fogo e forneceu-se a mistura ao extrusor principal (1) que foi operado por forma a extrudir o material com um caudal de 55 Kg por hora. Além disso, adicionaram-se 12,5 partes em peso de diclorodifluorometano, como agente de formação da espuma, a partir da entrada (9) do agente de formação da espuma a 100 partes em peso do termoplástico básico sob pressão. Como resultado, obtiveram-se placas de espuma com cerca de 250 mm de largura, 25 mm de espessura e 40 Kg/nr de densidade, por meio de um dimensionador fixado na matriz (21) (ver o quadro 3).

No exemplo comparativo 4, retirou-se o rotor (31) para dispersar as cavidades (35) do cilindro (4).

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Como pode ver-se a partir do Quadro 3, podem obter-se materiais com espuma uniforme de acordo com o processo e o aparelho segundo a presente invenção.

Claims

1. - Processo para a produção de um material termoplástico de espuma, caracterizado por compreender a fusão e extrusão do referido material termoplástico por meio de um extrusor de parafuso, a adição de um agente de formação de espuma ao material termoplástico fundido, a mistura do referido agente de formação de espuma e do material termoplástico fundido em um dispositivo de mistura e o arrefecimento da mistura resultante do agente de formação de espuma e .do material termoplástico até uma temperatura apropriada para a formação da espuma em um dispositivo de refrigeração, compreendendo os referidos meios de mistura um rotor suportado num estator de modo a formar um intervalo para a passagem da mistura de agente de formação de espuma e do material termoplástico durante a rotação do rotor, tendo o referido rotor cavidades formadas na face exterior e tendo o referido estator cavidades formadas na face interior, estando as cavidades formadas no referido rotor e as cavidades formadas no referido estator dispostas por forma a sobreporem-se umas ãs outras durante a rotação do rotor e para provocar a transferência da mistura do agente de formação de espuma e do material termoplástico entre as cavidades durante a passagem da mistura através dos referidos meios de mistura.

2. - Processo para a produção de um material termoplástico de espuma de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o material termoplástico e o agente de formação de espuma serem misturados previamente antes da mistura subsequente nos meios de mistura referidos.

3. - Processo para a produção de um material termoplás- «

tico de espuma de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o rotor dos referidos meios de mistura rodar independentemen te do parafuso do referido extrusor.

4.- Processo para a produção de um material termoplástico de espuma de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o rotor dos referidos meios de mistura estar ligado ã extre midade dianteira do parafuso do referido extrusor.

5.- Aparelho para a produção de um material termoplãsti co de espuma, caracterizado por compreender um parafuso extruso; para fundir e extrudir o referido material termoplástico; meios de mistura que comunicam com o referido parafuso extrusor para receber uma mistura de um agente de formação de espuma e material termoplástico fundido do referido extrusor de parafuso e para misturar o referido agente de formação de espuma e o referido material termoplástico fundido e meios de refrigeração que comunicam com os referidos meios de mistura para arrefecer a mistura do agen te de formação de espuma e do material termoplástico formada nos referidos meios de mistura até uma temperatura apropriada para a formação da espuma, compreendendo os referidos meios de mistura um rotor suportado num estator de modo a formar um intervalo para a passagem da mistura do agente de formação de espuma e do material termoplástico durante a rotação do rotor, tendo o referido rotor cavidades formadas na face exterior e tendo o estator cavidades formadas na face interior, estando as cavidades no referido rotor e as cavidades no referido estator dispostas de modo a sobre porem-se umas ãs outras durante a rotação do rotor e provocar a transferência da mistura do agente de formação de espuma e do material termoplástico entre as cavidades durante a passagem da mistura através dos referidos meios de mistura, e sendo prevista uma porta de injecção do agente de formação de espuma a montante dos referidos meios de mistura.

6. - Aparelho para a produção de um material termoplástico de espuma, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por o rotor do referido misturador ser capaz de rodar independentemente da rotação do parafuso do referido extrusor de parafuso.

7. - Aparelho para a produção de um material termoplãs tico de espuma de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por o rotor do referido misturador estar ligado ã extremidade dianteira do parafuso do referido extrusor de parafuso e se prever a referida porta de injecção de um agente de formação de espuma para o extrusor.

8. - Aparelho para a produção de um material termoplãs tico de espuma, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por compreender ainda um misturador preliminar entre o referido extrusor de parafuso e os referidos meios de mistura.