BRPI1014348B1

BRPI1014348B1 - placa de bocais com bocais dispostos em forma convexa, dispositivo extrusor bem como seus usos

Info

Publication number: BRPI1014348B1
Application number: BRPI1014348-3A
Authority: BR
Inventors: Welter Jürgen
Original assignee: Akro Plastic Gmbh
Priority date: 2009-04-28
Filing date: 2010-04-23
Publication date: 2019-11-12
Also published as: CN102414008A; WO2010124814A1; EP2424721B1; EP2424721A1; PL2424721T3; ES2563432T3; BRPI1014348A2; CN102414008B

Abstract

placa de bocais com bocais dispostos em forma convexa, dispositivo extrusor bem como seus usos a presente invenção refere-se a uma placa de bocal côncavo-convexa (4) com uma disposição dos bocais (3) no lado convexo. esta placa de bocais, ou seja, um dispositivo extrusor (2) equipado com esta placa de bocais, se adapta para a extrusão de fusões plásticas na granulação extrudada.

Description

Descrição [0001] A presente invenção refere-se a uma placa de bocais de conformação côncavo-convexa com uma disposição dos bocais no lado convexo, que se adapta, por exemplo, para extrusão de fusões na granulação de extrusão. Além disso, a invenção abrange o emprego dessa placa de bocais para a extrusão de fusões, um processo correspondente mediante emprego da placa de bocais, bem como um dispositivo extrusor está provido com esta capa de bocais.

[0002] Placas de bocais para dispositivos extrusores são bastante conhecidas no processamento de materiais sintéticos. Com esta placa de bocais, a massa plástica liquefeita será prensada, sendo trabalhada, por exemplo, segundo o processo de fundição por extrusão.

[0003] Para aumentar a economicidade, existe aqui basicamente a exigência de um aumento da produção nas instalações extrusoras. Uma característica limitadora essencial para lograr rendimentos maiores consiste na disposição e no número dos bocais na placa de bocais no cabeçote do extrusor. O número de bocais pode não ser aleatoriamente ampliado no caso de uma determinada largura do cabeçote, já que com menor distância das sessões extrudadas reciprocamente aumenta a probabilidade de rupturas de sessões devido à flutuação dessas sessões. Assim sendo, o modo de procedimento convencional com aproveitamento máximo da área disponível reside no aumento da velocidade de extração. Maiores velocidades de extração têm, todavia, por consequência um comportamento de deslocamento menos tranquilo e uma piora na segurança do processo.

[0004] É comum a todas as geometrias conhecidas para placas de bocais que a distribuição da pressão sobre a placa dos bocais é

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2/12 heterogênea e a pressão varia das sessões externas até as sessões internas. Desta maneira, as sessões na região marginal da placa de bocais se movimentam de forma não tranquila e com diferente velocidade de saída comparada com o centro da placa de bocais, o que aumenta nitidamente o perigo de rupturas de sessões e simultaneamente limita a máxima velocidade de retirada possível, ou seja, o máximo rendimento operacional por cada bocal.

[0005] Outro problema reside na condução da sessão no sentido do afastamento da placa de bocais até o primeiro cilindro removedor e sua deflexão. Com crescente angulo defletor da saída da sessão do bocal até a posição na condução da sessão aumenta a probabilidade da ruptura da sessão.

[0006] A partir do documento DD 133 918 é conhecido que a estabilidade do processo e a otimização da produção podem ser conhecidas através de conexões similares a filetes entre as diferentes sessões. Estes são produzidos por fendas semelhantes a filetes que interligam os diferentes bocais. Aqui é especialmente desvantajosa a aderência prejudicial das linguetas nas sessões de material, o que deve precisamente ser evitado no processamento posterior. Acrescem as perdas de materiais pelos filetes e maior refugo na granulação.

[0007] O problema da distribuição desigual de uma fusão (de material sintético) para um grande número de perfurações de bocais é descrita no documento DE-C-33 34 870. A solução mencionada do problema por um novo cabeçote de bocal precondiciona intenso emprego de aparelhagem e simultaneamente exigem emprego de líquidos evaporados adicionais no processo, já que o cabeçote de bocais adicionalmente está provido de uma viga de poeira e câmaras compensadoras de temperatura para a compensação da pressão. Não são mencionados problemas no aumento da produção e na segurança do processo.

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3/12 [0008] Além disso, no estado da técnica também serão descritas modificações na forma ou na disposição dos bocais na placa de bocais. [0009] O documento DE-A-26 36 998 descreve uma placa de bocais para o estiramento de fibras vítreas, na qual os bocais estão previstos em jogos e cada jogo de bocais apresenta uma distância relativamente ao outro jogo que é maior que a distância dentre os bocais de um jogo de bocais.

[0010] No documento WO 2005/056891 A2 é mostrada uma placa de bocais para dispositivos extrusores de materiais sintéticos, com a qual podem ser produzidas fibras ocas. A abertura dos bocais apresenta extensores que estão dispostos em uma linha arqueada.

[0011] Finalmente, o documento DE-C-20 11 139 descreve uma placa de bocais para uma prensa para a produção de massas na qual as paredes dos bocais são conformadas com elasticidade molar.

[0012] É comum de todas as placas de bocais descritas no estado da técnica em diferentes campos de uso que são conformados planares ou horizontais.

[0013] Não obstante, a partir do documento DE 92 12 128 U1 também passou a ser conhecido um conjunto de bocais côncavoconvexos para extrusão de massas pulvéreas. A disposição foi selecionada visando evitar o entupimento de bocais com pequenos diâmetros de bocais, e adicionalmente, na versão de acordo com a invenção, é necessária uma asa de compartimento. Para uma granulação da sessão de extrusão e para sessões liquefeitas essa disposição tecnicamente não pode ser usada em virtude da disposição dos bocais, especialmente devido à razão de que os ângulos defletores das sessões em saída são demasiado grandes nas regiões marginais do bocal; as sessões são dilatadas e até mesmo se rompem. Além disso, a asa de compartimento ocasiona pulsações adicionais e são indesejadas na granulação das sessões. Além disso, o dispositivo de

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4/12 bocais de acordo com o documento DE 92 12 128 U1 apresenta chapas estampadas com espessuras de paredes finas na faixa de poucos milímetros que não resistiriam às pressões incidentes na extrusão de materiais sintéticos.

[0014] Finalmente, a partir do documento RU 2205 104 C1 passaram a ser conhecidas aberturas de bocais cujas aberturas estão dispostas em um arco circular; não obstante, os próprios bocais estão dispostos em paralelo de maneira que as sessões extrudadas, como nos dispositivos convencionais, se estendem paralelas, permitindo, portanto nenhum aprimoramento relativamente à produção e à segurança da marcha. A distribuição da pressão nesta disposição também é comparável com dispositivos convencionais.

[0015] A tarefa da presente invenção residiu, portanto, em disponibilizar uma placa de bocais que evita as desvantagens das construções até agora conhecidas e que possibilitam um aumento da segurança de processo com alta produção.

[0016] Esta tarefa será solucionada por uma placa de bocais de acordo com a reivindicação 1 e as reivindicações dependentes.

[0017] O princípio ou a característica subjacente da invenção é o aumento do número dos bocais, ou seja, a ampliação da face extrusora disponibilizada pela escolha de uma disposição não planar dos bocais. Especialmente construções côncavo-convexas e construções arqueadas (segmento de arco circular) provam ser adequadas. Em princípio, pela nova forma de construção, com o número de bocais dados, poderá ser lograda maior distância dos bocais em sentido convergente, evitando-se as desvantagens acima mencionadas. Alternativamente, preservando a distância poderá ser concretizado o maior número de bocais de modo que a velocidade de remoção é diminuída e desta maneira podem ser aumentadas ou a segurança de processo e/ou a produção. Combinações das duas ações, isto é,

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5/12 aumento do número de bocais e distância, são possíveis.

[0018] Outra vantagem da placa de bocais de acordo com a presente invenção reside em uma distribuição da pressão mais uniforme no cabeçote do bocal de maneira que é lograda uma velocidade de saída mais homogênea das diferentes sessões, evitando-se as desvantagens acima descritas. Além disso, pela expansão das sessões o ângulo na deflexão subsequente das sessões como, por exemplo, na entrada no primeiro conjunto de cilindros no banho d'água, passa a ser reduzida de maneira que também assim pode ser lograda maior segurança de processo.

[0019] É essencial para o aprimoramento técnico que além da formação da pressão uniforme, por um lado, a sessão de material extrudada abandona em sentido radial (referido ao centro do segmento arqueado circular) e em sentido coaxial, o canal de bocais e em sentido retangular para com o centro, abandonando a abertura do bocal no segmento arqueado circular e, por outro lado, pela expansão das sessões em consequência da maior área disponível se verifica pela disposição convexa, uma deflexão mínima das sessões a partir da direção radial na direção da remoção (que corresponde a perpendicular em uma placa de bocais plana) nos percursos dos fios.

[0020] A placa de bocais de acordo com a invenção é de conformação não planar, porém, côncavo-convexa, sendo que a saída da fusão, pasta ou massa de moldagem se verifica no lado convexo da placa de bocais. Desta maneira, os bocais (sob a placa de bocais) estão situados em um recorte poligonal e, preferencialmente, em um recorte circular. A disposição dos bocais na placa de bocais côncavo-convexa (padronagem de bocal) pode basicamente ser aleatória, porém, é preferida uma disposição regular em carreiras, ou seja, em arcos circulares.

[0021] No caso, o arco circular é de tal modo conformado que seu

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6/12 comprimento estirado (A-C-E) é, no mínimo, maior do que a largura global do canal de fusão D, porém, menor do que o comprimento estirado do semicírculo (HKr) formado na largura do canal da fusão. A versão será descrita com base no ângulo (D-K/B) que é formado (entre D-K e B, ver Figura 5). Entre a largura do canal de fusão plana B e a conexão da borda do bocal para com o ponto do corte do arco circular (arco da placa de bocal) com a perpendicular central (Ms) através da largura do canal de fusão B. A placa de bocais de acordo com a invenção apresenta ângulos superiores a 0° e máximo de 35°. De preferência, os ângulos estão situados entre 8° e 22°, especialmente preferido em 12°. Esta descrição terá de ser empregada de modo correspondente para polígonos.

[0022] Preferencialmente, a placa de bocais 5 de acordo com a invenção, apresenta até 1.000 bocais, especialmente 5 a 150 bocais e especialmente preferidos 5 a 50 bocais. Estes estão dispostos preferencialmente em 1 a 10 carreiras, ou seja, arcos circulares, especialmente em 1 a 5 carreiras e especialmente preferido em 1 a 3 carreiras na placa de bocais. A placa de bocais propriamente dita pode, de modo correspondente ao segmento da área do cilindro (na disposição em carreiras) ou pode ser descrita no segmento superficial esferoide (no caso da disposição em forma de arco circular).

[0023] Os bocais podem ser conformados como perfurações conformada na placa de bocais ou como bocais introduzidos em perfurações da referida placa de bocais, com ou sem paredes elásticas. Basicamente, o formato de bocal é bem aceito e será de acordo com a finalidade do emprego. No campo de emprego principal do processamento de matéria plástica é preferido um formato de bocal circular arredondado.

[0024] Este formato de bocais basicamente é aleatório e será de acordo com a finalidade do emprego. No campo de emprego principal

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7/12 no processamento de material plástico é preferido um formato de bocal circular redondo.

[0025] Os próprios bocais apresentam ao menos uma parte em formato cilíndrico que está de tal modo disposto dentro da placa de bocais que o eixo de cilindro de bocais se estende pelo ponto central da esfera do segmento superficial esferoide que forma a placa de bocais, ou de modo perpendicular sobre o eixo de rotação do cilindro do segmento de superfície cilíndrica que forma a placa de bocais. Esta descrição deve ser empregada de modo correspondente para polígonos.

[0026] A placa de bocais de acordo com a invenção apresenta espessuras de materiais tipicamente maiores do que 10 mm para poderem resistir às pressões da fusão reinantes no cabeçote extrusor.

[0027] Como material se adaptam materiais resistentes ao desgaste preferencialmente aços, cromo, aços nitrados ou aços beneficiados de pós metalúrgicos.

[0028] A placa de bocais de acordo com a invenção se adapta de maneira geral para a extrusão de fusões que são processadas de acordo com o processo de fundição por extrusão. Fusões típicas são materiais sintéticos termoplásticos como poliolefinas, materiais sintéticos técnicos, elastômeros termoplásticos, massas formadas com capacidade vulcanização ou umectação como borracha, látex e elastômeros enlaçados, metais, ligas de metal, fibras de vidro também fusões, massas de moldagem e pastas da área da cosmética, produtos alimentares, ceras, produtos compactos para lavagem e limpeza. Especialmente a placa de bocais se adapta também para produzir sessões de fibras como fibras de vidro e fibras têxteis. O tamanho da abertura dos bocais será adequado de acordo com o campo de emprego correspondente, sendo conhecido ao especialista.

[0029] O emprego da placa de bocais de acordo com a invenção

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8/12 será em seguida descrito com base no exemplo do campo de emprego preferido, isto é, como placa de bocais para um dispositivo de extrusão no processamento de fusões plásticas segundo o processo de fundição por extrusão.

[0030] A placa de bocais com disposição côncava dos bocais (visto pelo lado do extrusor; conforme figura 2) será presa no local da placa de bocais comum e plana na unidade de fundição por extrusão, ou seja, no cabeçote do extrusor.

[0031] No processamento, a fusão plastificada pelo extrusor de um ou de vários eixos, através do próprio extrusor ou de uma bomba de fusão subsequente ou por um sem-fim de descarga será conduzida para a unidade de fundição de material extrudado. Na unidade de fundição do material extrudado verifica-se normalmente uma distribuição da fusão para a respectiva sessão transversal da placa de bocais. A fusão se distribui uniformemente na câmara da placa de bocais côncava e será prensada através dos bocais. No lado convexo da placa de bocais, a fusão, moldada para o formato de sessões ou de fibras, é escoada e será conduzida para a subsequente granulação da sessão ou para granulação de sessão subaquática ou será processada sequencialmente de outra maneira. As figuras a seguir mencionadas servem para a explicação exemplificada adicional da invenção:

[0032] A figura 1 apresenta uma placa de bocais plana de acordo com o estado da técnica 1 que está presa em uma unidade de fundição de material extrudado, cabeçote extrusor, na saída de uma bomba de fusão ou de uma prensa 2 (para fins da invenção também designado dispositivo extrusor) com o bocal ou perfurações de bocal 3. No exemplo aqui mostrado: 36 bocais com diâmetro de 3,6 mm e uma distância entre os bocais de 4,9 mm.

[0033] A figura 2 apresenta placa de bocais côncavo-convexa de acordo com a presente invenção 4 (com o lado côncavo da placa de

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9/12 bocais no dispositivo extrusor 2 preso). Esta apresenta a mesma largura de acoplamento ao dispositivo 2, ou seja, igualmente 36 bocais - aqui, todavia, em disposição convexa - 3 com um diâmetro de 3,6 mm. Baseado na disposição de bocais convexa de acordo com a invenção, a distância entre os bocais é, todavia, de 6,9 mm.

[0034] A figura 3 corresponde à figura 2, com a diferença de que com a mesma largura de acoplamento, a distância de bocal é reduzida para 5,8 mm, com o que é aumentado o número de bocais com idêntico diâmetro de 3,6 mm para 41.

[0035] A figura 4 mostra como na placa de bocais 4 de acordo com a invenção as sessões 5 extrudadas abandonam em forma de leque com grande distância recíproca o lado convexo da placa de bocais 4.

[0036] Assim sendo, a presente invenção, além da placa de bocais já descrita e a sua utilização para extrusão de fusões, pastas ou massas de moldagem é empregada em diferentes campos de emprego e nas regiões de composição, processamento e produção de batelada mestre, oferecendo também um dispositivo extrusor, por exemplo, na forma de um extrusor de um ou de vários eixos, uma prensa ou uma prensa de fusão que apresenta placa de bocais de acordo com a invenção, e abrange o emprego desse dispositivo nos campos de emprego acima mencionados.

[0037] A invenção será explicada mais detalhadamente com base nos exemplos seguintes, sem a eles estar restritos. Os parâmetros mencionados nos exemplos e nas figuras valem individualmente de uma maneira geral para a presente invenção e não estão restritas às combinações de parâmetros especiais constantes nos exemplos ou mencionados nas figuras.

Exemplos [0038] Em um extrusor sem-fim duplo, encontra-se um composto polienterestalato de butileno) na qualidade convencional para fundição

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10/12 por injeção (matéria-prima MVR a 250 °C / 2,16 kg e 38 cm³/10 min) com 30% de reforço de fibras de vidro.

Exemplo comparativo 1 [0039] Montagem de uma placa de bocais convencional, plana, com bocais, em carreira única, produção do extrusor sem-fim duplo precedente de 1700 kg/h, velocidade de remoção do granulador da sessão e em seguida o banho de arrefecimento da sessão e o percurso seco da sessão de 140 m/min.

Descrição do resultado [0040] As sessões em saída, em virtude de uma distribuição de pressão irregular da fusão, apresentam diante da placa de bocais um diâmetro variável de 3 a 4 mm.

[0041] O granulador de extrusão com 140 m/min alcançou sua máxima velocidade de remoção.

[0042] O número dos bocais não pode ser aumentado ainda adicionalmente porque a distância das sessões em saída reciprocamente é apenas ainda de cerca de 5 mm e esta distância não pode ser ainda mais reduzida, já que em ocasiões foi descrita uma colagem recíproca de diferentes sessões.

[0043] O comportamento de marcha das sessões é irregular, apresentando-se ocasionalmente rupturas de sessão.

Exemplo comparativo 2 [0044] Formação de uma placa de bocais convencional, plana, com bocais, em duas carreiras, rendimento com extrusor sem-fim duplo precedente de 1700 kg/h, velocidade de remoção do granulador de extrusão seguida pelo banho de arrefecimento da sessão e o percurso de secagem da sessão de 123 m/min.

Descrição do resultado [0045] As sessões em saída em virtude uma distribuição de pressão irregular da fusão diante da placa de bocais, apresentam um diâmetro

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11/12 diverso de 3 a 4 mm.

[0046] Com 123 m/min, o granulador de extrusão alcançou 88% de sua velocidade máxima de remoção.

[0047] O compartimento de marcha das sessões é muito irregular e frequentemente apresentam-se rupturas nas sessões.

Exemplo 1 [0048] Montagem de uma placa de bocais cônvaco-convexa com 41 bocais, em carreira única. Produção do extrusor sem-fim duplo precedente de 1700 kg/h, velocidade de remoção do granulador de extrusão após o banho de arrefecimento de sessão e do percurso de secagem de sessão de 120 m/min.

Descrição do resultado [0049] Em virtude de uma distribuição de pressão da fusão mais uniforme na câmara da placa de bocais côncava, as sessões de saída apresentam um diâmetro quase idêntico de 3,4 a 3,8 mm.

[0050] O granulador da extrusão é operado com 120 m/min, a 85% de sua velocidade de retirada máxima.

[0051] O comportamento do deslocamento das sessões é tranquilo e uniforme, não se apresentando rupturas de sessões.

Exemplo 2 [0052] Novamente, montagem da placa de bocais baseado do exemplo 1, com 41 bocais, em carreira única, rendimento de produção do extrusor sem-fim duplo precedente de 2000 kg/h, velocidade de remoção do granulador de extrusão após o banho de arrefecimento da sessão e do percurso de secagem da sessão de 140 m/min.

Descrição do resultado [0053] As sessões em saída apresentam novamente um diâmetro quase igual de 3,4 até 3,8 mm em virtude da distribuição da fusão mais uniforme na câmara da placa de bocais côncava.

[0054] Em virtude da maior produção o granulador extrusor é agora

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12/12 operado como no exemplo de execução 1, com 140 m/min, 100% de sua velocidade de remoção máxima.

[0055] O comportamento de marcha das sessões é tranquilo e uniforme.

[0056] O número de bocais, mediante emprego da forma de construção côncavo-convexa, comparado com a construção em carreira única, empregando a placa de bocais de 36 orifícios majorada para 45 orifícios, até que a distância das sessões em saída reciprocamente também seja cerca de 5 mm (comparar exemplo comparativo 1). A passagem, no uso da placa de bocais de 45 furos pode ser elevado para cerca de 2125 kg/h e não obstante a maior produção de expulsão, a perda da produção será reduzida em consequência de rupturas de sessões.

Claims

1. Placa de bocais côncavo-convexa na qual os bocais estão dispostos no lado convexo da placa de bocais (4), sendo que a placa de bocais (4) possui o formato de um segmento superficial esferoide ou de um segmento de superfície em formato cilíndrico e os próprios bocais apresentam ao menos uma parte cilíndrica, de tal modo disposta dentro da placa de bocais (4) que o eixo do cilindro dos bocais se estende através do ponto central da esfera do segmento superficial esferoide que forma a placa de bocais (4), ou se encontra perpendicularmente no eixo de rotação do cilindro do segmento de superfície de cilindro que forma a placa de bocais (4), caracterizado pelo fato de que o ângulo (D-K/B) que é formado entre a largura de canal de fusão plana (B) e a ligação da borda do bocal para com o ponto de interseção do arco da placa de bocais (4) com a perpendicular central (Ms) sobre a largura do canal de fusão (B), é superior a 0° e no máximo 22°.

2. Placa de bocais de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os bocais estão situados em um recorte poligonal.

3. Placa de bocais de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que os bocais estão situados em um recorte circular ou arco circular.

4. Placa de bocais de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que o ângulo D-K/B é de 12°.

5. Placa de bocais de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que a placa de bocais (4) possui 5 a 1000, preferivelmente 5 a 150, e especialmente preferivelmente de 5 a 50 bocais em uma até 5 carreiras.

6. Placa de bocais de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que os bocais são

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2/2 conformados como perfurações ou como bocais introduzidos em perfurações com ou sem paredes elásticas.

7. Dispositivo extrusor (2) caracterizado pelo fato de que apresenta uma placa de bocais (4) como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 6.

8. Uso de uma placa de bocais (4) como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por ser no processamento de fusões, pastas ou massas de modelagem.

9. Uso de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por ser na extrusão de fusões plásticas, de fusão de material sintético termoplástico, vulcanizáveis ou umectáveis abrangendo massas de moldagem, vidros, metais ou produtos alimentícios.

10. Uso de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por ser para granulação com extrusão, granulação com extrusão subaquática ou granulação de cinta.

11. Uso de um dispositivo extrusor (2) como definido na reivindicação 7, caracterizado por ser na qual é realizada a extrusão de fusões plásticas, termoplásticas, vulcanizáveis ou umectáveis abrangendo massas de moldagem, vidro, metais ou produtos alimentícios.