BRPI0617801A2 - processo para o corte de polìmeros termoplásticos com gránulos conformados substancialmente cilìndricos - Google Patents
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Abstract
<B>PROCESSO PARA O CORTE DE POLìMEROS TERMOPLáSTICOS COM GRANULOS CONFORMADOS SUBSTANCIALMENTE CILINDRICOS<D> Processo para a produção de grânulos substancialmente cilíndricos de (co) polímeros aromáticos de vinila, que deixam uma matriz de extrusão de anel de água, em que a extrusão é realizada de modo que a razão de comprimento/diâmetro das faixas de grânulo de 1,3 a 2 e as faixas de diâmetro (base) de 2 a 3,2 mm, com uma vazão do polímero, por orificio da matriz, que varia de 4 a 20 kg/h.
Description
"PROCESSO PARA O CORTE DE POLÍMEROS TERMOPLÁSTICOSCOM GRÂNULOS CONFORMADOS SUBSTANCIALMENTECILÍNDRICOS"
A presente invenção diz respeito a um processo para o corte depolímeros termoplásticos a jusante de uma matriz de anel de água.
Mais especificamente, a presente invenção diz respeito a umprocesso para a produção de grânulos substancialmente cilíndricos depolímeros termoplásticos que deixa uma matriz de extrusão de anel de água.
Ainda mais especificamente, a presente invenção diz respeito aum processo para a produção de grânulos substancialmente cilíndricos de(co)polímeros aromáticos de vinila, por exemplo, poliestireno, poliestireno deimpacto alto, copolímeros SAN, copolímeros de ABS, que deixa uma matrizde extrusão de anel de água de acordo com a tecnologia de "anel de água".
Os polímeros termoplásticos, no geral, são produtos na formade grânulos cuja forma depende da tecnologia de corte usada. No casoespecífico de polímeros aromáticos de vinila, tais como polímeros de estireno,os devidos métodos são, no geral, usados, conhecidos como "corte espaguete" e "corte de anel de água ", respectivamente.
De acordo com o método de corte espaguete, o polímerofundido continuamente descarregado de uma matriz, forma filamentoscontínuos de polímero que, arrastados pro engrenagens, são esfriados em umtanque de água e são então cortados em uma temperatura baixa por facasrotativas.
De acordo com um outro método de corte de anel de água, osgrânulos são "queimados" por facas rotativas de alta velocidade e um circuitode anel de água separado da cabeça de corte. Os exemplos da literaturacientífica que descreve os dois métodos são: "Pelletizing: Choosing anAppropriate Method", Plastic Additives & Compounding, julho/agosto de2005, página 22 e as patentes USA 3.207.818; 4.245.972;4.846.644; 4.978.288; 5.215.763; 6.551.087.
O método preferido, do ponto de vista do manuseio e tambémcom respeito ao investimento e custos de manutenção, é a denominadatecnologia de "anel de água". Com esta técnica, de fato, a matriz não está emcontato direto com a água; o reinicio da instalação de produção, no caso deparadas curtas, é muito mais simples, assim como é muito mais fácil manter opolímero no estado fundido; além disso durante os inícios, o polímero não émanuseado diretamente pelos operadores e o fato de realizar o corte nopolímero fundido e não consolidado, reduz grandemente o barulho.
Finalmente, deve ser indicado que, no sistema de pelotizaçãoem anel de água, o dispositivo de corte total é muito mais compacto e tambémé apresentado como um sistema "fechado" de modo que a presença devapores, os monômeros residuais e possíveis aditivos no ambiente pode serpossa ser facilmente controlada.
Devido à sua geometria redonda, basicamente esférica ou,entretanto, livre de bordas afiadas, os grânulos produzidos com o sistema deanel de água são submetidos à fricção a um grau muito menor, com respeitoaos grânulos tendo uma geometria cilíndrica obtida com o corte espaguete etambém, portanto, sua tendência a quebrar nas fases de transporte pneumáticopresentes a jusante da produção. Uma conseqüência imediata deste fenômenoé a quantidade relativamente baixa de pó formado pela desagregação dogrânulo por si só. Pode ser facilmente entendido que a presença de pó causaproblemas de perdas de produção quando separados e inconveniências para ocliente final, quando não separado.
O uso de sistemas anel de água no corte de polímeros deestireno termoplásticos, que, como pode ser visto, tem vantagens numerosas,é limitado, entretanto pelo impacto negativo potencial os grânulos redondosnos processos de transformação mais difundidos, isto é, aqueles que usamroscas para a plastificação do polímero para a plastificação do polímero, talcomo, por exemplo, extrusão ou moldagem por injeção. Devido à suageometria, de fato, este tipo de grânulo reduz a geração de calor por fricção nafase de plastificação causando problemas com relação à potencialidade eestabilidade da produção.
Com referência, por exemplo, à moldagem por injeção, estasérie de fenômenos que leva a um aumento no tempo de dosagem que estácolocando em risco, especialmente a moldagem por injeção rápida. Umaverificação direta deste comportamento, mas, mais no geral, de umaalimentação correta à rosca de plastificação, também é fornecida peladeterminação do "ângulo de repouso", calculado de acordo com o ASTM C1444-00, que é representativo do fluxo de uma massa de grânulos abaixo deseu próprio peso. Os grânulos redondos normalmente têm um valor de 20 a32,5°, visto que, os grânulos cilíndricos, por exemplo, aqueles que vem docorte espaguete, 35 a 45°.
O requerente observou que modificando-se adequadamente odiâmetro dos furos da matriz, a taxa e o número de facas e a vazão por orifícioúnico, é possível, entretanto, obter um grânulo de forma substancialmentecilíndrica também com um sistema de corte de anel de água.
Os grânulos desta maneira produzidos, na área de alimentaçãopelas roscas de plastificação, um comportamento que é completamenteanálogo àquele obtido com o corte espaguete. O grânulo, desta maneira obtidotem um valor de ângulo em repouso que varia de 35° a 45°e portanto, dentroda faixa típica dos grânulos cilíndricos do corte espaguete. Portanto, comoconsiderado, o teor de pó produzido pela fricção nos transporte pneumáticos éconsideravelmente reduzido para o grânulo desta maneira obtido.
O objetivo da presente invenção, portanto, diz respeito a umprocesso para o corte de polímeros termoplásticos com grânulos de formasubstancialmente cilíndrica a jusante de uma matriz de anel de água quecompreende:a. alimentar um polímero no estado fundido, por exemplo,produzido por uma extrusora de parafuso simples ou duplo ou por umainstalação de polimerização, a uma matriz de anel de água;
b. extrusar o polímero através da matriz para obter um grânulosubstancialmente cilíndrico tendo uma razão comprimento/diâmetro que variade 1,3 a 2 e um diâmetro (base) que varia de 2 a 3,2 mm;
caracterizado pelo fato de que
c. a vazão do polímero fundido por orifício da matriz é talcomo para dar uma razão de (número de grânulo)/grama que varia de 25 a 70g"1 e
d. o tempo entre os dois cortes, referindo-se ao mesmo furo,que varia de 5-102 a 2-102 segundos.
O grânulo deve ser rapidamente esfriado assim que forcortado, pela imersão em água em uma temperatura menor do que 50°C. poresta razão, a temperatura da água na entrada de anel de água está abaixo de50°C.
De acordo com a presente invenção, o que é especificadoacima nos pontos (c) e (d), é obtido com as vazões por orifício variando de 4 a20 kg/h, com um diâmetro dos furos da matriz que variam de 1,5 a 3 mm euma temperatura do polímero em correspondência com a matriz que varia de200 a 260°C. Cujo resultado disto com respeito ao corte anel de águaconvencional, os cortes são obtidos com um diâmetro mais reduzido dos furosda matriz e portanto, um grande número de furos para conter as quedas depressão através da matriz e um número reduzido de facas.
Qualquer polímero termoplástico pode ser submetido aoprocesso de corte, objetivo da presente invenção, mesmo se polímeros ecopolímeros aromáticos de vinila forem preferidos. De acordo com a presenteinvenção, o (co)polímero aromático de vinila tem um peso molecular médioponderado que varia de 50.000 a 500.000 e pode ser obtido pelapolimerização em pelo menos um monômero aromático de vinila quecorresponde à seguinte fórmula geral:
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em que η é zero ou um número inteiro que varia de 1 a 5, Y é um halogênio,tal como cloro ou bromo ou um radical alquila ou alquilóxi tendo de 1 a 4átomos de carbono e R representa um grupo alquila Ci-C4.
Os exemplos de monômeros aromáticos de vinila têm afórmula geral identificada acima são: estireno, metilestireno, etilestireno,butilestireno, dimetilestireno, α-metilestireno, a-etilestireno, mono-, di-, tri-,tetra-, e pentacloroestireno, bromoestireno, metoxiestireno, acetoxiestireno,etc. O monômero aromático de vinila é estireno.
O termo "monômero aromático de vinila", de acordo com apresente invenção, implica que os monômeros aromáticos de vinila tendo afórmula geral (I) podem ser usados sozinhos em uma mistura de até 50% empeso com outros com outros monômeros copolimerizáveis. Os exemplosdestes monômeros são ácido (met)acrílico, ésteres alquílicos CrC4 de ácido(met)acrílico, tais como acrilato de metila, metacrilato de metila, acrilato deetila, metacrilato de etila, acrilato de isopropila, acrilato de butila, amidas enitrilas de ácido (met)acrílico, tais como acrilamida, metacrilamida,acrilonitrila, metacrilonitrila, butadieno, etileno, divinil benzeno, anidridomaleico, etc. os monômeros copolimerizáveis preferidos são acrilonitrila emetacrilato de metila.
A definição de (co)polímeros aromáticos de vinila incluipolímeros obtidos pela polimerização dos monômeros acima na presença deborrachas insaturadas. Os exemplos de borrachas insaturadas sãopolibutadieno, poliisopreno ou borrachas em bloco monomodais ou bimodais,lineares ou radiais, contendo, por exemplo, de 50 a 90% em peso debutadieno.
Os grânulos obtidos com as condições descritas acima temângulos de repouso comparáveis com aqueles dos grânulos comparáveis comaqueles dos grânulos obtidos a partir do corte espaguete (35° a 45°). Naalimentação à rosca de plastificação, o grânulo na forma cilíndrica, obtidacom o processo, o objetivo da presente invenção, não têm os problemas dealimentação complexos freqüentemente observado com os grânulosesferoidais obtidos com o sistema de anel de água, onde os parâmetros decorte que excedem aqueles citados acima, são usados.
Uma outra característica dos grânulos cilíndricos da presenteinvenção é que estes produzem muito pouco pó nas linhas de transportepneumático. Como foi visto a partir dos exemplos incluídos, os grânulos nãotem quebras ou bordas vivas.
Uma outra característica é a aparência, pelo menos para osgrânulos SAN e grânulos de homopolímero de poliestireno. A forma dosgrânulos obtidos com o sistema anel de água é mais regular e mais uniforme.Esta característica intensifica a aparência visível dos grânulos que sãoconsiderados mais agradáveis do que aqueles obtidos com o corte tradicional.
Os grânulos cilíndricos são, de fato, praticamente transparentes, também nadireção axial e este produz um número maior de pontos luminosos ou negrosvisto que os grânulos obtidos com o corte tradicional, assim como estes têmuma superfície muito maior obtida a partir da quebra frágil, dispersam a luzuniformemente na superfície total que os tornam muito mais cinzas do estesrealmente são.
A presente invenção é, agora, melhor descrita com referênciaaos seguintes exemplos que representam uma forma de realização ilustrativa enão limitantes.
EXEMPLO 1
Um homopolímero de poliestireno, EDISTIR N 2560 dorequerente produzido com a tecnologia de polimerização de massa contínua, éalimentado diretamente a uma extrusora de rosca dupla Bandera que operacom uma temperatura inferior de rosca de 225°C, equipado com duas facas decorte que rotacionam a 2200 rpm e um diâmetro dos furos de matriz de 1,8mm.
A extrusão e o corte do polímero é realizado com uma vazãopor orifício, Q, de 7 kg/h, uma temperatura de água de corte de 40°C, umatemperatura polimérica de 225°C. No final da extrusão e corte, os grânuloscilíndricos são obtidos, tendo as seguintes características:
Diâmetro de grânulos (D) 2,8 mmComprimento de grânulos (L) 4,5 mmRazão de aspecto (L/D) 1,6
Grânulos/g 38 g"1
Angulo de repouso 36°
DensidadeAparente 650 Kg/m3
EXEMPLO 2
Um homopolímero de poliestireno, EDISTIR N 1840 doRequerente produzido com a tecnologia de polimerização de massa contínua,é alimentado diretamente a uma extrusora de rosca dupla Bandera que operacom uma temperatura inferior de rosca de 205°C, equipado com as facas decorte que rotacionam a 2250 rpm e um diâmetro dos furos da matriz de 1,8mm.
A extrusão e o corte do polímero é realizado com uma vazãopor furo, Q, de 11,8 kg/h, uma temperatura de água de corte de 40°C, umatemperatura polimérica de 205°C. No final da extrusão e corte, os grânulossão obtidos, ilustrados na Figura 1, tendo as seguintes características:
Grânulos D 3 mm
Grânulos L 4,2 mm
Taxa de aspecto 1,4Grânulos/g 34 g"1
Ângulo de repouso 37,5°
Densidade aparente 640 Kg/m3
EXEMPLO 3
Um poliestireno de impacto alto, EDISTIRICE PDR 835 D dorequerente produzido com a tecnologia de polimerização de massa produzidacom a tecnologia de polimerização de massa contínua, é alimentadadiretamente a jusante de uma linha de polimerização, que opera com umatemperatura do polímero na alimentação ao grupo de corte igual a cerca de240°C. O grupo de corte é equipado com 4 facas que rotacionam em 1600rpm e com um diâmetro dos furos de matriz de 2,8 mm.
A extrusão e o corte do polímero são realizados com umavazão por furo, Q, de 12,8 kg/h, uma temperatura de água de corte de 45°C,uma temperatura de polímero de 240°C. No final da extrusão e do corte, osgrânulos cilíndricos são obtidos, ilustrados na Figura 2, tendo as seguintescaracterísticas:
Grânulos D 3,0 mm
Grânulos L 5,3 mm
Taxa de aspecto 1,7Angulo de repouso 42,5°
Grânulos/g 31 g-1
EXEMPLO 4
Um AB S, Sinkral B 432/E do requerente produzido com atecnologia de polimerização de massa contínua, é alimentada diretamente ajusante de uma linha de polimerização, que opera com uma temperatura dopolímero na alimentação ao grupo de corte igual a cerca de 250°C. o grupo decorte é equipado com 4 facas que rotacionam em 1500 rpm em com umdiâmetro dos furos de matriz de 2,8 mm.
A extrusão e o corte do polímero são realizados com umavazão de furo, Q, de 12 kg/h, uma temperatura de água de corte de 45 °C, umatemperatura de polímero de 250°C. No final da extrusão e do corte, osgrânulos cilíndricos são obtidos, tendo as seguintes características:
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Claims (5)
1. Processo para o corte de polímeros termoplásticos comgrânulos conformados substancialmente cilíndricos a jusante de uma matrizde anel de água, que compreende:a. alimentar um polímero no estado fundido, por exemplo,produzido por uma extrusora de parafuso simples ou duplo ou por umainstalação de polimerização, a uma matriz de anel de água;b. extrusar o polímero através da matriz para obter um grânulosubstancialmente cilíndrico tendo uma razão comprimento/diâmetro que variade 1,3 a 2 e um diâmetro (base) que varia de 2 a 3,2 mm;caracterizado pelo fato de quec. a vazão do polímero fundido por orifício da matriz é talcomo para dar uma razão de (número de grânulo)/grama que varia de 25 a 70g-1 ed. o tempo entre os dois cortes, referindo-se ao mesmo furo,que varia de 5.10-2 a 2.10-2 segundos.
2. Processo acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que a vazão do polímero por furo que varia de 4 a 20 kg/h.
3. Processo acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizadopelo fato de que o grânulo é rapidamente esfriado assim que este foi cortado,pela imersão em água em uma temperatura menor do que 50°C.
4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprévias, caracterizado pelo fato de que a temperatura do polímero fundido emcorrespondência com a matriz varia de 200 a 260°C.
5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprévias, caracterizado pelo fato de que o diâmetro dos furos da matriz varia de-1,5 a 3 mm.
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