PROCEDIMIENTO DE DESHUMECTACIÓN DE GRANZA DE POLÍMEROS PARA INYECCIÓN Y EXTRUSIÓN PLÁSTICA

PROCEDIMIENTO DE DESHUMECTACIÓN DE GRANZA DE POLÍMEROS PARA INYECCIÓN Y EXTRUSIÓN PLÁSTICA
  • Country: Spain
  • Filing date: 28/02/2017
  • Request number:

    P201730269

  • Publication number:

    ES2684047

  • Grant date: 28/06/2019
  • Status: Concesión
  • Inventors:
    Amparo ENGUIDANOS CASTILLO
  • Information of the applicant:
    XILEX DEVELOPMENT,S.L.
  • Information of the representative:
    Dionisio Chanza Jordan
  • Publication's International Patent Classification:
    F26B 3/30,
  • Publication's International Patent Classification:
  • Expiration date:

National patent for "PROCEDIMIENTO DE DESHUMECTACIÓN DE GRANZA DE POLÍMEROS PARA INYECCIÓN Y EXTRUSIÓN PLÁSTICA"

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XILEX DEVELOPMENT,S.L.

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DIONISIO CHANZA JORDAN

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Claims:
+ ES-2684047_A1 5 1. Procedimiento de deshumectación de granza de polímeros para inyección y extrusión plástica caracterizado porque comprende una 1ª Fase de alimentación mediante un Depósito dosificador, con o sin vibrador, y con o sin aislante térmico; una 2ª Fase de distribución a través de un Nivelador y distribuidor de granza, una cinta de transporte y un motor-vibrador sobre cinta 10 de transporte de material; Una 3ª Fase de deshumectación por uno o varios emisores de onda de infrarrojos en paralelo, un motor de ventilación o refrigeración para conjunto de emisores, un conducto de recirculación de aire para conjunto de emisores, una sonda de Temperatura de entrada, una sonda de Temperatura de salida y una sonda de control humedad; y finalmente, Una 15 4ª Fase de salida de material deshumectado por un depósito de recepción material con aislamiento térmico. 2. Procedimiento de deshumectación de granza de polímeros para inyección y extrusión plástica para materiales considerados altamente 20 higroscópicos conforme a la Reivindicación.1 caracterizado porque comprende uno o varios emisiores de onda de infrarrojos con longitud de onda entre 2-3, 2 µm. 3. Procedimiento de deshumectación de granza de polímeros para 25 inyección y extrusión plástica para materiales considerados higroscópicos conforme a la Reivindicación.1 caracterizado porque comprende uno o varios emisiores de onda de infrarrojos con longitud de onda entre 1, 6-2, 0 µm. 30 4. Procedimiento de deshumectación de granza de polímeros para inyección y extrusión plástica para materiales considerados no higroscópicos conforme a la Reivindicación.1 caracterizado porque comprende uno o varios emisiores de onda de infrarrojos con longitud de onda entre 1, 4-1, 6 µm. 5. Procedimiento de deshumectación de granza de polímeros para inyección y extrusión plástica para materiales considerados conforme a la Reivindicación.1 caracterizado porque comprende uno o varios emisiores de onda de infrarrojos con longitud de onda entre 0, 9-1, 4 µ. 5 6. Procedimiento de deshumectación de granza de polímeros para inyección y extrusión plástica conforme a la Reivindicación.1 caracterizado porque de modo auxiliar puede emplearse una bomba de aspiración en el Depósito dosificador 10 7. Procedimiento de deshumectación de granza de polímeros para inyección y extrusión plástica conforme a la Reivindicación.1 caracterizado porque de modo auxiliar puede emplearse un sistema de cepillo de limpieza sobre la cinta de transporte. 15 20

Descriptions:
+ ES-2684047_A1 PROCEDIMIENTO DE DESHUMECTACION DE GRANZA DE POLIMEROS PARA INYECCION Y EXTRUSION PLASTICA 5 Sector técnico El procedimiento de deshumectación de granza de polímeros para inyección y extrusión plástica se emplea dentro de los procesos de fabricación de piezas plásticas a partir de la granza de polímeros ya sea virgen o reciclada 10 de toda naturaleza de resinas (PP, PE, PA, PMMA, PC, PET, etc) , siendo el objeto de la presente invención. Técnica anterior 15 Los muchos, y variados, tipos de resinas que se emplean a diario en la industria plástica moderna demandan un profundo entendimiento de las diferentes tecnologías de secado, para eliminar la humedad de los gránulos 20 plásticos exactamente en el nivel requerido. Según las características generales de absorción de agua los polímeros se dividen en Higroscópicos (absorben agua) y No Higroscópicos. 25 Con el fin de alcanzar una calidad de producto alta y, por ende, reducir los rechazos, mejorar la productividad y controlar de cerca los costos de producción, es vital que los procesadores tengan la opción de poder trabajar el material on-line sin que esto suponga una fase más en el proceso. 30 Las tecnologías ya existentes están basadas todas ellas en la utilización de "aire seco" y aunque resuelven la problemática del secado de la granza, trabajan de forma discontinua o por bloques y por tanto limitan el proceso productivo en su inyección o en su extrusión, con instalaciones complicadas en el trasiego de este material. 35 Dichas tecnologías trabajan en periodos de horas (2-6h) frente a minutos y/o segundos que lo hacen las de la invención. Los sistemas de secado utilizados son: 5 a).- Secados Internos e Higroscópicos: Secado por vacío. Es apropiado para el secado de materiales sensibles al calor con capacidad de cristalización. El gran beneficio de este tipo de secadores es que tienen un tiempo de ciclo muy corto comparados con otras opciones disponibles. Funcionan por lotes, de forma de que, si el principal criterio es 10 incrementar la productividad en base a lotes, y no en forma continua. Requieren una inversión inicial alta, y los sellos de vacío son susceptibles a contaminación con partículas de polvo. Su consumo de energía por 1 kg de PC = 61 W-h/Kg y Tiempo estimado 15 de secado =1 hora. Secadores infrarrojos. Esta tecnología relativamente nueva, sólo se diferencia del secado con aire caliente -que se encuentra descrito abajo- en la naturaleza de la generación del calor. Los secadores infrarrojos hacen un uso eficiente de 20 la energía, mantienen bajos niveles de polvo y requieren un corto tiempo de residencia. El secado infrarrojo cristaliza el PET. La superficie del material a granel se calienta rápidamente, pero no es fácil mantener un control de temperatura a través de toda la masa del material. Los secadores infrarrojos han probado ser muy efectivos en algunos materiales no-plásticos, como café y 25 madera. Sin embargo, la tecnología en nuestra industria no está completamente probada, y los secadores de este tipo aún representan una alta inversión, además de requerir mantenimiento intensivo. Su consumo de energía por 1 kg de PC = desconocido y Tiempo estimado de 30 secado = 3 horas b).- Secados Superficiales: Calentadores de aire caliente. La tecnología de secado con aire caliente se ha probado ampliamente en la industria para remover la humedad superficial de los gránulos. Aunque no es apropiada para aplicaciones higroscópicas, los secadores de aire caliente se usan ocasionalmente para materiales bajamente higroscópicos en aplicaciones de procesamiento no susceptibles a este efecto. 5 Además, sirven para precalentar el material con el fin de incrementar el desempeño y la calidad de los procesos de producción. Su consumo de energía por 1 kg de PC = 58 W-h/Kg y Tiempo estimado de secado=4 horas 10 Secadores de desecante. Estos secadores se adaptan a todos los materiales, de tal forma que, aunque cambie el programa de producción, el equipo podrá mantenerse en funcionamiento. Existen diversos tipos de unidades, desde sistemas centralizados hasta unidades móviles para instalar al lado de la 15 prensa. Los secadores de desecante usan aire en un ciclo cerrado dirigido hacia el deshumidificador y a través del material en la recámara de secado. Su consumo de energía por 1 kg de PC = 64 W-h/Kg y Tiempo estimado de secado= 2, 5 horas 20 Secadores de aire comprimido. Estos secadores toman aire comprimido de la línea de suministro de la planta, y lo expanden a presión atmosférica. Esto genera aire de proceso con un punto de rocío muy bajo que después se calienta a la temperatura ambiente requerida. No se requiere desecante. Las 25 unidades modernas incorporan todos los factores de seguridad que uno esperaría, incluyendo un termostato y un interruptor de bajo flujo de aire, para evitar el sobrecalentamiento del material. Pero, y esto es importante, el aire comprimido es el suministro más costoso en cualquier planta. Así que a menos que el flujo de material a secar sea bajo, esta no es una opción rentable. 30 Su consumo de energía por 1 kg de PC = 261 W-h/Kg y Tiempo estimado de secado = 3 horas Problema técnico 5 En el proceso de reducción y eliminación de humedad en la granza de plástico, aparecen varios problemas los cuales podemos abordar gracias a la innovación de dicha patente. 10 Las instalaciones centralizadas, se caracterizan por su complejidad en el montaje teniendo que instalar grandes depósitos con autonomías de hasta 6 horas de desecado para poder garantizar la producción estable de las plantas. Esto comporta tener que utilizar, por una parte, sistemas de calentamiento en dichos silos para mantener la temperatura lo más estable posible y por otra, 15 paralelamente utilizar desecadores de aire para recircular aire seco a dichos silos para desecar la granza. Dicho proceso puede durar entre 3-6 horas con toda la problemática de trasiego de materiales y complejidad en la organización de la producción. 20 En las instalaciones individuales, aunque el trasiego de material es menor la problemática de las horas de desecado es la misma que en las instalaciones centralizadas siendo un problema de organización de tiempos el sincronizar la inyección o extrusión. 25 En ambos casos, y según la Higroscopia de la granza podemos tener problemas de absorción de humedad y condensaciones que perjudiquen la producción apareciendo defectos conocidos como Slay o Rayas de Plata en las piezas inyectadas. En algunos materiales puede aparecer hidrolisis afectando a sus características mecánicas. Suelen solucionarlo instalando depósitos 30 precalentados en boca de máquina de inyección y extrusión para mantener estable el proceso o incluso montar varios equipos en serie para darle aún más tiempo de secado, pero es difícil de solucionar. Otro problema, es que debido al rozamiento del aire seco y caliente en los silos y en los conductos de trasiego de granza, aparece la electricidad estática en los materiales teniendo muchos problemas de polaridades, y de sus consiguientes imperfecciones. 5 La solución de los procesos de supresión de humedad de la granza estábasada en el tratamiento de aire húmedo a seco y aportando temperatura, durante horas (3-6 horas) montando complejos sistemas de depósitos, 10 desecadores de aire, Calentadores de temperatura, instalaciones de conductos para trasiego de material, mover mucho volumen de granza para asegurarse la producción. 15 Solución técnica El comportamiento de estos materiales por si mismos dependen de la absorción de agua que será más o menos rápida en función de su higroscopia, 20 pero cuando trabajamos con radiación, según sean las longitudes de onda se suman efectos para tener en cuenta debido a la vibración molecular que producen, ya que una longitud de onda equivocada puede dañar el material (estrés) , y al igual que el agua se absorbe en el material, también tiene que escapar de dentro sin dañar el polímero. 25 Con un estudio y, ensayos realizados en los polímeros se obtiene una solución técnica que permite la reducción y eliminación de la humedad con las consiguientes ventajas, mediante un sistema de secado, que además de deshumectar, atempera y calienta la granza de polímero para utilizarla en 30 inyección y extrusión y soplado sin necesidad de utilizar sistemas complejos, ni trasiego excesivo de material de manera que simplifica mucho su procesado convirtiendo horas en pocos minutos. Tras los ensayos realizados se determina que los materiales Higroscópicos y No Higroscópicos, tienen la capacidad de absorber y/o expulsar la humedad, pero con los efectos de la radiación tienen un comportamiento diferente para el cual los subdividimos en: 5 - Materiales Higroscópicos: Son materiales polares, por tanto, tienen facilidad de atraer el agua y también la radiación; pero los polímeros de mezclas tipo PPE y HIPS son solo ligeramente polares, por tanto, la proporción de humedad depende de la composición química del polímero y de su polaridad absorbiendo un 0, 07% de humedad; los materiales tipo ABS, SAN, ACRILIC, PPE/HIPS, 10 PPS, POM, PVC son materiales considerados higroscópicos. Son materiales a secar alrededor del 0, 05-0, 1% y suelen dar problemas estéticos en la superficie. Pero existen polímeros altamente polares como Nylon que toman su 15 punto de saturación de agua en un 8-9% de humedad, lo cual absorbe 100 veces más que los compuestos higroscópicos tipo PPE/HIPS. A estos compuestos; nylon, PET poliéster, policarbonato PC, PBT poliéster, PLA, PEI, PAI, los clasificamos como altamente higroscópicos. Son materiales a secar por debajo de un 0, 02% y dan problemas estructurales (se produce la hidrolisis 20 dañando su estructura). - Materiales no higroscópicos: son materiales "no polares", por tanto, no atraen al agua. Las familias de polímeros tipo poliolefinas tales como el Polietileno y Polipropileno no necesitan deshumectar el material, pero si calentar. Son 25 materiales que absorben agua del orden del 0, 01% de humedad en su superficie. Materiales tipo PE, PP, Poliéster, Butadiene-styrene copolymero, polymethylpentene, son materiales no higroscópicos. Pero según el comportamiento del polímero con la longitud de onda 30 (radiacion) aparece un material que es hidrófobo. No absorbe agua y no es polar por tanto ante la radiación le denominamos Amorfo. Estos materiales solo se calientan para la aplicación específica pero no deshumectamos. Dicha innovación está basada en el efecto que producen las diferentes longitudes de onda especificas dentro del espectro infrarrojo visible e invisible con rangos (en micrómetros) de 0, 9 a 3, 2µm que producen una vibración molecular especifica del agua de forma que optimiza al máximo su 5 evaporización tanto interna como superficialmente según la densidad de los materiales de granza. En un cuerpo, dicha emisión de radiación se propaga gracias a dos fenómenos: Un fenómeno de Absorción convirtiéndose en calor (cuando la longitud de onda 10 es mayor, mayor es la absorción) ; y otro, un fenómeno de Penetración que será mayor cuando la longitud de onda es menor. La utilización de los diferentes TIPOS de longitudes de onda para obtener la mejor Eficiencia de secado según las características higroscópicas 15 de los polímeros para realizar distintos tipos de secado lo denominaremos "Eficiencia de la longitud de onda" Para obtener la mayor Eficiencia de longitud de onda tendremos lo siguiente tipos: 20 - TIPO 1: Longitud de onda entre 2-3, 2 µm para materiales considerados altamente higroscópicos. - TIPO 2: Longitud de onda entre 1, 6-2, 0 µm para materiales higroscópicos. - TIPO 3: Longitud de onda entre 1, 4-1, 6 µm para materiales no higroscópicos. - TIPO 4: Longitud de onda entre 0, 9-1, 4 µm para materiales amorfos. 25 30 Efectos ventajosos Esta invención consta de dos grandes ventajas, una funcional y otra medioambiental. La primera, a efectos funcionales con el uso de un secado para el óptimo acondicionamiento o pre-tratamiento de la granza plástica para eliminar restos de húmedas que provocasen imperfecciones o alteraciones en el proceso de configuración - inyección, extrusión, y soplado - de las piezas. 5 A nivel funcional y operativo, - No se emplean tiempos de preparación - sistema productivo JUST IN TIME - No se ocupan espacios innecesariamente - No hay trasiego de material a tratar, por lo que hay una 10 simplificación de procesos - Se garantiza la repetitividad y los parámetros de operación - Se permite la deshidratación y el atemperado tanto superficial como interno del material - Se permite una programación de la producción sin depender 15 de la deshumidificación. - Hay posibilidad de emplear equipos de deshumidificación individuales o centralizados según las necesidades. - Es fácil de implantar tanto en nuevas instalaciones como en instalaciones ya en funcionamiento. 20 Y la segunda ventaja reside en la minoración de energía y potencias eléctricas consumidas mediante los sistemas convencionales y conocidos de secado para su pre-tratamiento. 25 - Se tiene un consumo de energía mínimo. AHORROS > 95% en procesos de deshidratación y atemperado (solo consume cuando se acciona) - Se estima un ahorro del 15-20% de consumo en inyectoras al 30 introducir el material en las mismas a mayor temperatura Mediante los siguientes ejemplos de ensayos higroscópicos comparativos practicados, se resuelven las siguientes soluciones de tiempos de secado en la Tabla.1: Tabla 1: Comparativa de sistemas de secado SISTEMA CONSUMO ENERGIA (W/hKg) PUNTO DE ROCIO TIEMPO DE SECADO (hr.) Secaderos de aire caliente ambiente 4 Secaderos de aire caliente con recuperador de energía ambiente 4 Secaderos de aire comprimido 261 - 20ºC Secaderos de vacío - 40ºC Secaderos infrarrojos - - ambiente 3 Secaderos de desecantes - 40ºC 2, 5 Secaderos de la invención presentada ambiente 0, 03 (2min.) 5 Según la comparativa de la Tabla 1, con la tecnología obtenemos valores de consumo de energía del orden de 10 W/hKgr con tiempos de secado de 0, 03 horas (2min.) frente al rango de 61-261 W/hKgr y de 1-4 horas de los sistemas convencionales. 10 Modo de realizar la invención El procedimiento de deshumectación de granza de polímeros para inyección y extrusión plástica se basa en la Eficiencia de longitud de onda del 15 espectro de infrarrojos conforme a los materiales a tratar, de cuatro tipos: - TIPO 1: Longitud de onda entre 2-3, 2 µm para materiales considerados altamente higroscópicos - TIPO 2: Longitud de onda entre 1, 6-2, 0 µm para materiales 20 higroscópicos -TIPO 3: Longitud de onda entre 1, 4-1, 6 µm para materiales no higroscópicos. - TIPO 4: Longitud de onda entre 0, 9-1, 4 µm para materiales amorfos Dichos tipos se distribuyen en uno o más emisores de longitud de onda 5 en paralelo, y combinados o no dentro de un mismo conjunto, en función de la higroscopia del producto a tratar, mediante un procedimiento de fases sucesivas con la disposición de los siguientes medios técnicos: 1. Un Depósito dosificador, con o sin vibrador y con o sin aislante 10 térmico. 2. Un Nivelador y distribuidor de granza 3. Uno o varios emisores de onda de infrarrojos dispuestos en paralelo longitud de onda con la mejor Eficiencia (tipo 1 a tipo 4) 4. Un motor de ventilación o refrigeración para conjunto de emisores 15 5. Un conducto de recirculación de aire para conjunto de emisores 6. Una sonda de Temperatura de entrada 7. Una sonda de Temperatura de salida 8. Una sonda de control humedad 9. Una cinta de transporte 20 10. Un motor-vibrador sobre cinta de transporte de material 11. Un depósito de recepción material con aislamiento térmico Una 1ª Fase de alimentación se lleva a cabo mediante un Depósito dosificador, con o sin vibrador y con o sin aislante térmico (1) , Una 2ª Fase de 25 distribución se sucede a través de un Nivelador y distribuidor de granza (2) , una cinta de transporte (9) y un motor-vibrador sobre cinta de transporte de material (10) ; Una 3ª Fase de deshumectación se lleva a cabo por uno o varios emisores de onda de infrarrojos en paralelo (3) , un motor de ventilación o refrigeración para conjunto de emisores (4) , un conducto de recirculación de 30 aire para conjunto de emisores (5) , una sonda de Temperatura de entrada (6) , una sonda de Temperatura de salida (7) y una sonda de control humedad (8) ; y finalmente, una 4ª Fase de salida de material deshumectado por un depósito de recepción material con aislamiento térmico (11). Con respecto a la tipología de la relación entre la eficiencia de longitud de onda y los materiales a tratar anteriormente expuesta, podemos deducir el 5 empleo de las siguientes longitudes de onda en uno o varios emisores de onda de infrarrojos en paralelo, conforme a los ensayos privados practicados: Una longitud de onda entre 2-3, 2 µm para materiales considerados altamente higroscópicos (TIPO 1) ; una longitud de onda entre 1, 6-2, 0 µm para materiales higroscópicos (TIPO 2) ; una longitud de onda entre 1, 4-1, 6 µm para materiales 10 no higroscópicos (TIPO 3) ; y una longitud de onda entre 0, 9-1, 4 µm para materiales amorfos (TIPO 4). Opcionalmente, puede emplearse de modo auxiliar una bomba de 15 aspiración en el Depósito dosificador, y un sistema de cepillo de limpieza sobre la cinta de transporte. 20 25 30 35 40

Publications:
ES2684047 (01/10/2018) - A1 Solicitud de patente con informe sobre el estado de la técnica
ES2684047 (05/07/2019) - B1 Patente de invención

Events:
On the date 28/02/2017 3101P_Registro Instancia Solicitud took place
On the date 28/02/2017 Admisión a Trámite took place
On the date 28/02/2017 1001P_Comunicación Admisión a Trámite took place
On the date 31/03/2017 Suspenso en Examen Formal y Técnico took place
On the date 06/04/2017 Publicación Suspenso en Examen Formal y Técnico took place
On the date 14/06/2017 3585X_Registro Solicitud Prórroga de Plazos took place
On the date 14/06/2017 Concesión Prórroga de Plazos took place
On the date 20/06/2017 Publicación Concesión Prórroga de Plazos (BOPI) took place
On the date 07/08/2017 3007_Registro Contestación al Suspenso Examen Formal y Técnico took place
On the date 07/09/2017 Continuación del Procedimiento took place
On the date 13/09/2017 Publicación Continuación del Procedimiento e Inicio IET took place
On the date 22/03/2018 3510X_Petición Certificación took place
On the date 28/03/2018 Solicitud Certificado Aprobada took place
On the date 28/03/2018 1511X_Notificación Certificado took place
On the date 11/06/2018 Exento de Petición y Pago del IET (IBI previo) took place
On the date 01/10/2018 Publicación Solicitud con mención al IBI (BOPI) took place
On the date 01/10/2018 Publicación folleto solicitud con mención IBI (A1) took place

Payments:
01/08/2019 - Pago Tasas Concesión

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