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ES2861727T3 - Dispositivo y procedimiento para extruir plástico - Google Patents

Dispositivo y procedimiento para extruir plástico Download PDF

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ES2861727T3
ES2861727T3 ES18180128T ES18180128T ES2861727T3 ES 2861727 T3 ES2861727 T3 ES 2861727T3 ES 18180128 T ES18180128 T ES 18180128T ES 18180128 T ES18180128 T ES 18180128T ES 2861727 T3 ES2861727 T3 ES 2861727T3
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ES
Spain
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cavity
extrusion screw
charge
plastic
housing
Prior art date
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Active
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ES18180128T
Other languages
English (en)
Inventor
Dominic Stangl
Christian Lovranich
Andreas Pechhacker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Starlinger and Co GmbH
Original Assignee
Starlinger and Co GmbH
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Publication date
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Abstract

Dispositivo (1; 18; 19; 20; 22) para extruir plástico, que comprende un husillo de extrusión (3), una carcasa (2) con una cavidad (4), en la que está dispuesto de manera giratoria el husillo de extrusión (3), una unidad de accionamiento (5) para el accionamiento giratorio del husillo de extrusión (3), un elemento de calentamiento (10) que está dispuesto en la carcasa (2) a lo largo del husillo de extrusión (3), una unidad de llenado (6) que está conectada a la carcasa (2) en una zona de alimentación (7) del husillo de extrusión (3) y a través de la que puede suministrarse plástico triturado a la cavidad (4), transportando el husillo de extrusión (3) en caso de giro el plástico triturado en el sentido de transporte (8) a lo largo de un eje longitudinal (9) del husillo de extrusión (3) y descargándolo de la cavidad (4) a través de una abertura de descarga que está configurada en la carcasa (2), y un dispositivo de dosificación de carga (12), presentando la carcasa (2) una abertura de suministro (11) que desemboca en la cavidad (4) para una carga, en particular una carga en forma de polvo, caracterizado por que la abertura de suministro (11), vista en el sentido de transporte (8), está dispuesta antes de la zona de alimentación (7) o en la zona de alimentación (7) del husillo de extrusión (3), estando conectado el dispositivo de dosificación de carga (12) a la abertura de suministro (11) y estando configurado para suministrar la carga dispersada en una corriente de gas (16) a la cavidad (4).

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo y procedimiento para extruir plástico
La invención se refiere a un dispositivo y a un procedimiento para extruir plástico según el preámbulo de la reivindicación 1 y de la reivindicación 8.
Por el documento AT 507 971 A1 se conoce una extrusión de plástico para extruir plásticos que comprende una carcasa con una cavidad, en la que está montado de manera giratoria un husillo de extrusión. El husillo de extrusión se acciona mediante una unidad de accionamiento. A lo largo del husillo de extrusión están dispuestos en la carcasa elementos de calentamiento, por medio de los cuales puede aportarse energía térmica a la cavidad. A través de una unidad de llenado, que está conectada a la carcasa en una zona de alimentación del husillo de extrusión, se suministra plástico triturado a la cavidad. El husillo de extrusión transporta en caso de giro el plástico triturado en el sentido de transporte a lo largo de un eje longitudinal del husillo de extrusión, fundiéndose el plástico mediante la energía térmica aportada mediante los elementos de calentamiento a la cavidad. El plástico extruido fundido se evacúa de la cavidad a través de una abertura de descarga dispuesta en el extremo de la cavidad y se suministra a un uso adicional.
Con el fin de cambiar las propiedades del plástico y/o para ahorrar costes de material, puede añadirse carga al plástico a través de un dispositivo de dosificación de carga. Cargas son, por ejemplo, carbonatos, tal como en particular carbonato de calcio CaCO3, silicatos, talco, óxidos, etc., o fibras cortas, en particular fibras de vidrio o fibras de carbono. Las cargas se añaden al plástico por medio del dispositivo de dosificación de carga, ya sea como mezcla madre o a granel, por ejemplo, en forma de polvo o en forma de gránulos, siendo la adición de carga en forma de polvo la más económica. Las cargas o bien se añaden al plástico en la zona de alimentación del husillo de extrusión, o bien se mezcla el plástico con la carga y se suministra al dispositivo ya en un estado premezclado. Información más detallada a este respecto puede extraerse, por ejemplo, del documento AT 508 100 A2 o del documento WO 2009/121085 A1.
Sin embargo, en los métodos de adición para la carga en forma de polvo al plástico triturado conocidos por el estado de la técnica ha demostrado ser desventajoso que con una relación de carga/plástico superior a 1/10 puede producirse un mezclado insuficiente de la carga con el plástico, con lo que pueden formarse grumos de carga. Sin embargo, debido a los grumos de carga se generan, por un lado, fluctuaciones de presión en la abertura de descarga de la extrusión, lo que conduce a problemas en el caso de una limpieza posterior a la extrusión del plástico extruido y, por otro lado, se forma plástico extruido con un porcentaje de carga distribuido de manera irregular. Esto conduce, en particular en la producción de láminas, fibras y otros productos delgados, a problemas, dado que debido al porcentaje de carga distribuido de manera irregular pueden producirse grietas.
El documento US 2012/321836 A1 da a conocer el preámbulo de la reivindicación 1.
Por consiguiente, el objetivo de la presente invención es proporcionar un dispositivo y un procedimiento, por medio del cual se eviten las desventajas expuestas anteriormente del estado de la técnica y pueda generarse plástico con un alto porcentaje de carga de alta calidad.
Según la invención, el presente objetivo se alcanza mediante un dispositivo con las características de la parte caracterizadora de la reivindicación 1 y con un procedimiento con las características de la parte caracterizadora de la reivindicación 8. Configuraciones preferidas de la invención son objeto de las reivindicaciones dependientes.
En el caso del dispositivo según la invención, la carcasa presenta una abertura de suministro que desemboca en la cavidad. La abertura de suministro está dispuesta en el sentido de transporte antes de la zona de alimentación o en la zona de alimentación del husillo de extrusión.
A la abertura de suministro está conectado el dispositivo de dosificación de carga. El dispositivo de dosificación de carga está configurado para suministrar a la cavidad una carga, en particular una carga en forma de polvo, dispersada en una corriente de gas. La carga en forma de polvo se adhiere, durante el paso de la corriente de gas a través del plástico triturado, a una superficie del plástico triturado que todavía no se ha fundido o que ya se ha fundido al menos superficialmente. Esto tiene la ventaja de que la carga se suministra finamente distribuida al plástico y por consiguiente la carga se adhiere al plástico triturado también en el caso de relaciones de carga/plástico superiores a 1/10 de manera finamente distribuida. De este modo se consigue un mezclado muy uniforme de carga y plástico. Si la mezcla formada de plástico y carga se funde ahora en una operación de extrusión adicional, se genera una masa muy homogénea y, por consiguiente, un plástico de muy alta calidad. La formación de grumos de carga se impide de manera fiable mediante la fina distribución de la carga.
Ventajosamente, como gas se usa aire o nitrógeno.
Con el fin de eliminar el gas de la cavidad lo más completamente posible, la carcasa presenta ventajosamente una abertura de descarga que desemboca en la cavidad, y el dispositivo presenta ventajosamente un dispositivo de succión, que está conectado a la abertura de descarga y está configurado para descargar de la cavidad el gas aportado a través de la corriente de gas a la cavidad. El dispositivo de succión puede estar formado, por ejemplo, por un compresor sencillo, que genera un vacío en la abertura de descarga y, por consiguiente, succiona el gas de la cavidad. Ventajosamente, la succión del gas de la cavidad tiene lugar en función de una cantidad de gas de la corriente de gas que se suministra a la cavidad.
Preferiblemente, el dispositivo de dosificación de carga está conectado a un suministro de gas y el dispositivo de dosificación de carga presenta un dispositivo transportador de carga, estando configurado el suministro de gas para generar una corriente de gas hacia la cavidad y suministrando el dispositivo transportador de carga la carga en forma de polvo desde un depósito a la corriente de gas. Ventajosamente, el suministro de gas está formado, por ejemplo, por un compresor de aire colocado en el dispositivo de dosificación de carga en forma de soplador, que comprime el aire ambiente y por consiguiente genera una corriente de aire con bajo consumo de energía. Alternativamente a esto, el suministro de gas está formado por un compresor industrial externo y el dispositivo de dosificación de carga está conectado al compresor a través de acoplamientos rápidos y tubos flexibles neumáticos habituales en el comercio. Convenientemente, el dispositivo transportador de carga está formado por un husillo dosificador o dos husillos dosificadores engranados, también denominado husillo dosificador doble.
Ventajosamente, el dispositivo según la invención presenta una balanza de producción que está dispuesta en el sentido de transporte en el extremo del husillo de extrusión y está configurada para medir un flujo másico de plástico y carga transportado por el husillo de extrusión, estando configurado el dispositivo de dosificación de carga para, en función del flujo másico medido por la balanza de producción, suministrar carga a la cavidad. La balanza de producción está colocada ventajosamente en la abertura de descarga. De este modo, se obtiene la ventaja de que una cantidad de carga suministrada a la cavidad se cambia automáticamente durante el funcionamiento en función del flujo másico medido por la balanza de producción, con lo que puede mantenerse muy constante la relación de carga/plástico.
Ventajosamente, el dispositivo de dosificación de carga presenta un elemento de calentamiento de gas que calienta la corriente de gas. Esto tiene la ventaja de que también cargas húmedas, en particular cargas en forma de polvo húmedas, pueden suministrarse al dispositivo según la invención sin secado previo, dado que la carga se seca mediante el gas calentado de la corriente de gas antes de que se aporte a la cavidad. La carga se acumula secada en el plástico. Adicionalmente, debido al secado de la carga en forma de polvo, se rompen los posibles grumos de carga formados por la humedad durante el almacenamiento de la carga en forma de polvo y se distribuyen finamente. Preferiblemente, el elemento de calentamiento de gas está configurado de tal manera que utiliza un calor residual de un elemento de calentamiento de la extrusión para calentar el flujo de gas. De este modo se obtiene la ventaja de que pueden minimizarse los costes de energía.
Un calentamiento de la corriente de gas es ventajoso en particular también en el caso de usar plásticos higroscópicos, dado que estos son sensibles a la humedad y carga en forma de polvo secada puede integrarse mejor en una matriz polimérica del plástico.
Formas de realización ventajosas adicionales del dispositivo según la invención y del procedimiento según la invención se explican a continuación más detalladamente mediante las figuras.
Las figuras 1 a 5 muestran en cada caso diferentes formas de realización de un dispositivo según la invención en una vista en corte esquemática.
La figura 1 muestra una primera forma de realización de un dispositivo 1 según la invención en una vista en corte esquemática. El dispositivo 1 comprende una carcasa 2 y un husillo de extrusión 3, estando el husillo de extrusión 3 dispuesto de manera giratoria en una cavidad 4 de la carcasa 2. A la carcasa 2 le sigue una unidad de accionamiento 5, que está configurada para accionar de manera giratoria el husillo de extrusión 3. La unidad de accionamiento 5 está formada, por ejemplo, por un motor eléctrico y un engranaje. En la carcasa 2 está configurado, a lo largo del husillo de extrusión 3, un elemento de calentamiento 10.
A la carcasa 2 le sigue en una zona de alimentación 7 del husillo de extrusión 3 una unidad de llenado 6. La unidad de llenado 6 está formada por un embudo sencillo. Sin embargo, en una variante de realización adicional también existe la posibilidad de que la unidad de llenado 6 esté formada por un dispositivo transportador. Por medio de la unidad de llenado 6 puede suministrarse plástico triturado a la cavidad 4, transportando el husillo de extrusión 3 en caso de giro el plástico triturado en el sentido de transporte 8 a lo largo de un eje longitudinal 9 del husillo de extrusión 3 y fundiéndose el plástico triturado debido a energía térmica aportada por medio del elemento de calentamiento10 a la cavidad 4. En un extremo no representado de la cavidad 4, en el sentido de transporte 8, está configurada en la carcasa 2 una abertura de descarga no representada. A través de la abertura de descarga se descarga plástico extruido de la carcasa 2.
Además, la carcasa 2 presenta una abertura de suministro 11 que desemboca en la cavidad 4. La abertura de suministro 11, vista en el sentido de transporte 8, está dispuesta antes de la zona de alimentación 7 del husillo de extrusión 3.
El dispositivo 1 según la invención presenta además un dispositivo de dosificación de carga 12, que está conectado a la abertura de suministro 11. El dispositivo de dosificación de carga 12 presenta un dispositivo transportador de carga formado por un husillo dosificador 13 y una conexión 14, que puede acoplarse con un suministro de gas no representado. Ventajosamente, la conexión está conectada con un regulador de presión mediante un acoplamiento rápido. El suministro de gas está implementado mediante un compresor externo, que está conectado al dispositivo de dosificación de carga 12 por medio del acoplamiento rápido y tubos flexibles neumáticos. El husillo dosificador 13 está accionado de manera giratoria por una segunda unidad de accionamiento no representada, por ejemplo, un motor eléctrico y un engranaje.
Mediante aire suministrado por el compresor se forma una corriente de gas, en particular una corriente de aire 16, a través del dispositivo de dosificación de carga 12 a través de la abertura de suministro 11 a la cavidad 4. A través del husillo dosificador 13 se suministra carga desde un depósito 15 conectado al dispositivo de dosificación de carga 12, en particular carga en forma de polvo, a la corriente de aire 16, con lo que se dispersa la carga en forma de polvo en la corriente de aire 16 y se introduce en la cavidad 4. Cuando la corriente de aire 16 pasa a través del plástico, la carga en forma de polvo se acumula distribuida finamente en una superficie del plástico.
El aire introducido en la cavidad 4 a través del dispositivo de dosificación de carga 12 se evacúa de la cavidad 4 a través de una abertura de evacuación no representada. Ventajosamente, la abertura de evacuación está dispuesta en la carcasa 2 en el sentido de transporte 8 antes o después de la abertura de suministro 11, separada de la misma, y presenta un filtro. El filtro impide una salida de plástico o carga de la cavidad 4.
El dispositivo 1 presenta además una balanza de producción 17, que, vista en el sentido de transporte 8, está dispuesta en el extremo del husillo de extrusión 3 y está configurada para medir un flujo másico de plástico y carga transportado por el husillo de extrusión 3. La balanza de producción 17 está conectada al dispositivo de dosificación de carga 12 a través de conducciones no representadas, estando configurado el dispositivo de dosificación de carga 12 para, en función del flujo másico medido por la balanza de producción 17, suministrar carga a la cavidad 4.
En una variante, el dispositivo de dosificación de carga 12 presenta un elemento de calentamiento de gas, por medio del que se calienta el flujo de aire 16.
En una forma realización adicional, el suministro de gas está formado por un compresor, que está conectado directamente a la conexión 14.
La figura 2 muestra una segunda forma de realización de un dispositivo 18 según la invención en una vista en corte esquemática. El dispositivo 18 se diferencia del dispositivo 1 según la figura 1 solo en el sentido de que la abertura de suministro 11 está dispuesta en la zona de alimentación 7 del husillo de extrusión 3.
La figura 3 muestra una tercera forma de realización de un dispositivo 19 según la invención en una vista en corte esquemática. El dispositivo 19 se diferencia del dispositivo 1 según la figura 1 solo en el sentido de que el dispositivo 19 presenta adicionalmente un tubo flexible 21 y el dispositivo de dosificación de carga 12 está dispuesto separado con respecto a la carcasa 2, estando conectado el dispositivo de dosificación de carga 12 a la abertura de suministro 11 a través del tubo flexible 21. Mediante el uso del tubo flexible 21 se obtiene la ventaja de que la carga se transporta durante un período de tiempo más largo en la corriente de aire 16 y por consiguiente se distribuye la carga en forma de polvo de manera más fina en la corriente de aire 16. Además, en el caso de un dispositivo 19 con un dispositivo de dosificación de carga 12 con elemento de calentamiento de gas a través del tubo flexible 21 se mejora un secado de la carga en forma de polvo húmeda, dado que la carga en forma de polvo permanece en la corriente de aire calentada 16 más tiempo al prever el tubo flexible 21 y por consiguiente se seca durante un período de tiempo más largo.
En una forma realización adicional, como alternativa al tubo flexible 21 está previsto un tubo.
La figura 4 muestra una cuarta forma de realización de un dispositivo 20 según la invención en una vista en corte esquemática. El dispositivo 20 se diferencia del dispositivo 19 según la figura 3 solo en el sentido de que la abertura de suministro 11 se encuentra en la zona de alimentación 7 del husillo de extrusión 3.
La figura 5 muestra una quinta forma de realización de un dispositivo 22 según la invención en una vista en corte esquemática. El dispositivo 22 se diferencia del dispositivo 1 según la figura 1 solo en el sentido de que el dispositivo de dosificación de carga 12 presenta, en lugar de un husillo dosificador sencillo, un husillo dosificador doble 23.
También cabe señalar en este caso que los dispositivos 1, 18, 19, 20 y 22 también pueden estar configurados sin balanza de producción y se ajusta una cantidad de carga en forma de polvo suministrada a la cavidad 4 a través de un número de revoluciones del husillo dosificador 13 o husillo dosificador doble 23. A este respecto, el número de revoluciones del husillo dosificador 13 o husillo dosificador doble 23 depende ventajosamente de un número de revoluciones del husillo de extrusión 3.
Además, cabe señalar en este caso que el dispositivo de dosificación de carga 12 del dispositivo 18, 19 y 20 también puede estar configurado, en lugar de con un husillo dosificador sencillo, con un husillo dosificador doble 23.

Claims (1)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Dispositivo (1; 18; 19; 20; 22) para extruir plástico, que comprende un husillo de extrusión (3), una carcasa (2) con una cavidad (4), en la que está dispuesto de manera giratoria el husillo de extrusión (3), una unidad de accionamiento (5) para el accionamiento giratorio del husillo de extrusión (3), un elemento de calentamiento (10) que está dispuesto en la carcasa (2) a lo largo del husillo de extrusión (3), una unidad de llenado (6) que está conectada a la carcasa (2) en una zona de alimentación (7) del husillo de extrusión (3) y a través de la que puede suministrarse plástico triturado a la cavidad (4), transportando el husillo de extrusión (3) en caso de giro el plástico triturado en el sentido de transporte (8) a lo largo de un eje longitudinal (9) del husillo de extrusión (3) y descargándolo de la cavidad (4) a través de una abertura de descarga que está configurada en la carcasa (2), y un dispositivo de dosificación de carga (12), presentando
    la carcasa (2) una abertura de suministro (11) que desemboca en la cavidad (4) para una carga, en particular una carga en forma de polvo,
    caracterizado porque la abertura de suministro (11), vista en el sentido de transporte (8), está dispuesta antes de la zona de alimentación (7) o en la zona de alimentación (7) del husillo de extrusión (3), estando conectado el dispositivo de dosificación de carga (12) a la abertura de suministro (11) y estando configurado para suministrar la carga dispersada en una corriente de gas (16) a la cavidad (4).
    2. Dispositivo (1; 18; 19; 20; 22) según la reivindicación 1, caracterizado por que la carcasa (2) presenta una abertura de evacuación que desemboca en la cavidad (4) y porque el dispositivo (1; 18; 19; 20; 22) presenta un dispositivo de succión, que está conectado a la abertura de evacuación y está configurado para evacuar de la cavidad (4) el gas aportado a través de la corriente de gas (16) a la cavidad (4).
    3. Dispositivo (1; 18; 19; 20; 22) según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el dispositivo (1; 18; 19; 20;
    22) comprende un depósito (15) y el dispositivo de dosificación de carga (12) presenta una conexión (14), que está configurada para conectarse a un suministro de gas que genera la corriente de gas (16), presentando el dispositivo de dosificación de carga (12) un dispositivo transportador de carga, y estando configurado el dispositivo transportador de carga para suministrar la carga desde el depósito (15) a la corriente de gas (16).
    4. Dispositivo (1; 18; 19; 20; 22) según la reivindicación 3, caracterizado porque el dispositivo transportador de carga comprende un husillo dosificador (13) o un husillo dosificador doble (23).
    5. Dispositivo (1; 18; 19; 20; 22) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo de dosificación de carga (12) está dispuesto separado de la carcasa (2) y el dispositivo presenta un tubo flexible (21) o un tubo para conectar el dispositivo de dosificación de carga (12) a la abertura de suministro (11).
    6. Dispositivo (1; 18; 19; 20; 22) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo (1; 18; 19; 20; 22) presenta una balanza de producción (17) que, vista en el sentido de transporte (8), está dispuesta en el extremo del husillo de extrusión (3) y está configurada para medir un flujo másico de plástico y carga transportado por el husillo de extrusión (3), estando configurado el dispositivo de dosificación de carga (12) para, en función del flujo másico medido por la balanza de producción (17), suministrar carga a la cavidad (4).
    7. Dispositivo (1; 18; 19; 20; 22) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo de dosificación de carga (12) presenta un elemento de calentamiento de gas que calienta la corriente de gas (16).
    8. Procedimiento de extrusión de plástico con un husillo de extrusión (3) dispuesto en una cavidad (4) de una carcasa (2), el husillo de extrusión (3) accionándose de manera giratoria por una unidad de accionamiento (5), estando dispuesto un elemento de calentamiento (10) a lo largo del husillo de extrusión (3) en la carcasa (2) para calentar la cavidad (4), suministrándose plástico triturado a la cavidad (4) a través de una unidad de llenado (6), que está conectada a la carcasa (2) en una zona de alimentación (7) del husillo de extrusión (3), transportándose en caso de giro del husillo de extrusión (3) el plástico triturado en el sentido de transporte (8) a lo largo de un eje longitudinal (9) del husillo de extrusión (3) y se emite a través de una abertura de descarga, caracterizado por que por medio de un dispositivo de dosificación de carga (12) a través de una abertura de suministro (11) configurada en la carcasa (2) se suministra una carga dispersada en una corriente de gas (16) a la cavidad (4), estando dispuesta la abertura de suministro (11), vista en el sentido de transporte (8), antes de la zona de alimentación (7) o en la zona de alimentación (7) del husillo de extrusión (3).
    9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado por que una cantidad de carga suministrada a la cavidad (4) se ajusta en función de un flujo másico de plástico y carga medido en el extremo del husillo de extrusión (3).
    10. Procedimiento según la reivindicación 8 o 9, caracterizado por que la carga se suministra a la cavidad (4) en una corriente de gas calentada (16).
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