ES2208257T3 - Procedimiento y dispositivo para el espumado multiple de plasticos expansibles. - Google Patents
Procedimiento y dispositivo para el espumado multiple de plasticos expansibles.Info
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Abstract
Procedimiento para el espumado múltiple de poliestireno expansible (EPS) para dar partículas de espuma con baja densidad a granel, realizándose en una primera etapa un espumado previo y en por lo menos otra etapa un espumado posterior (1) del material ya espumado previamente, realizándose, como espumado posterior final (1), un espumado discontinuo utilizando un agente soplante residual y el espumado posterior final (1) por introducción de vapor de agua, si se desea con adición de aire, a una presión comprendida entre 1 bar y 7 bar, en particular entre aproximadamente 1, 05 bar y 2 bar, a una temperatura comprendida entre 75ºC y 160ºC, en particular de aproximadamente 100ºC.
Description
Procedimiento y dispositivo para el espumado
múltiple de plásticos expansibles.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para el espumado múltiple de poliestireno expansible
para dar partículas de espuma de baja densidad a granel, así como a
un dispositivo para realizar el procedimiento.
En relación con el espumado de plásticos
expansibles, por ejemplo EPS, EPE, EPP o mezclas de polímeros, es
conocido espumar plásticos de este tipo en procesos de espumado
continuos o discontinuos en una sola etapa o una sola fase de
procedimiento para diferentes densidades a granel deseadas, tal como
puede apreciarse por ejemplo por el documento
US-A3.378.245. La realización de un solo proceso de
espumado o la previsión de una sola etapa de espumado únicamente
permite conseguir una densidad a granel limitada. El plástico
expansible está constituido por un termoplástico y un compuesto de
hidrocarburo incorporado de bajo punto de ebullición como el agente
soplante, calentándose durante el proceso de calentado, por ejemplo
por suministro de vapor de agua para el espumado, no sólo el
plástico expansible, sino consiguiéndose también un aumento del
volumen debido al incremento de la presión de vapor del agente
soplante y una baja densidad a granel como resultado de esto.
En el caso de que se deseen obtener densidades a
granel más bajas que las que pueden conseguirse en un solo proceso
de espumado, es además conocido realizar un espumado posterior del
material ya espumado previamente y, en su caso, almacenado en por lo
menos otra etapa, en la que son conocidos, para un espumado
posterior de este tipo, procesos de espumado o dispositivos de
espumado continuos, que tienen por fin el de conseguir las bajas
densidades a granel deseadas. Un espumado de este tipo de varias
etapas para plásticos constituidos por resinas poliolefínicas se
conoce por ejemplo por los documentos US-A 5.830.922
o EP-A 0.856.547. Hay que tener en cuenta que el
espumado de poliolefinas, al contrario del espumado de poliestireno,
requiere un tratamiento complicado de muy larga duración, por lo
cual los plásticos de este tipo normalmente deben espumarse a su
volumen final ya durante su preparación, dando lugar a grandes
gastos de almacenamiento y de transporte. Un procedimiento de este
tipo de larga duración e inversión de tiempo para el espumado
de plásticos se conoce además por el documento
US-A 3.347.961.
Sin embargo, en relación con los procedimientos
para el espumado de plásticos expansibles, existen, debido a las
normas de la protección del medio ambiente cada vez más severas, en
parte condiciones restrictivas con relación al contenido en agente
soplante de los plásticos expansibles o con relación al contenido en
agente soplante que puede entrar en el gas de escape tras la
realización de un procedimiento de espumado de posiblemente varias
etapas. Sin embargo, la realización de procesos de espumado de
funcionamiento continuo por lo general requiere un contenido en
agente soplante o una proporción en agente soplante relativamente
alta, con lo cual, incluso en caso de procesos de espumado múltiples
dentro de un proceso de espumado posterior final continuo, no es
posible conseguir las densidades a granel muy bajas que a lo mejor
se deseen, o bien se necesitan numerosos y complicados dispositivos
adicionales para la purificación de los gases de escape extraídos de
los procesos de espumado.
Así, la presente invención tiene por objetivo
proporcionar un procedimiento así como un dispositivo para el
espumado múltiple o el espumado posterior de poliestireno expansible
(EPS) del tipo mencionado al principio, que permita conseguir de
forma selectiva densidades a granel muy bajas, incluso en
cumplimiento de los requisitos de la protección del medio ambiente
muy rígidos.
Con el fin de conseguir dicho objetivo, se
proporciona un procedimiento según la reivindicación 1. Las formas
de realización preferidas constituyen el objeto de las
reivindicaciones subordinadas. El hecho de que, según la invención,
se realice como el espumado posterior final, un espumado discontinuo
permite obtener buenos resultados con contenidos en agente soplante
relativamente bajos, con lo cual es posible satisfacer sin problemas
las condiciones rígidas de la protección del medio ambiente
referentes al contenido en agente soplante de los gases descargados
de un proceso de espumado discontinuo de este tipo. Además, el uso
de un espumado posterior discontinuo de este tipo permite conseguir
también densidades a granel muy bajas, en particular densidades a
granel mucho más bajas que en un proceso de espumado posterior
continuo, pudiendo realizarse un espumado posterior discontinuo de
este tipo también con parámetros de proceso exactamente ajustables
con relación a la densidad a granel a conseguir y también para
grandes volúmenes dentro de poco tiempo.
Con el fin de conseguir el producto final deseado
o la densidad a granel deseada, se ha propuesto además realizar el
espumado posterior final por introducción de vapor de agua, si se
desea con la adición de aire, a una presión comprendida entre 1 bar
y 7 bar, en particular entre aproximadamente 1,05 bar y 2 bar, a una
temperatura comprendida entre 75ºC y 160ºC, en particular
aproximadamente 100ºC. Manteniendo los parámetros citados según la
invención de presión y de temperatura para el espumado posterior
permite asegurar la baja densidad a granel deseada dentro de poco
tiempo, incluso para grandes cantidades de llenado, utilizándose por
ejemplo vapor saturado o vapor ligeramente sobrecalentado.
Con el objeto de conseguir o mantener las
densidades a granel exactamente definidas, tras finalizar el proceso
de espumado posterior, sustancialmente independientes de la densidad
a granel del material espumado previamente por lo menos una vez, se
ha propuesto, según la invención que el material espumado
previamente se someta, según otra forma de realización preferida del
procedimiento, antes de introducirlo en el espumado posterior final,
a un proceso de pesaje. La previsión de un proceso de pesaje de este
tipo permite por lo tanto proporcionar, para el proceso discontinuo
de espumado posterior final, una cantidad correspondiente del
material espumado previamente por lo menos una vez, determinada
exactamente y adaptada exactamente a la densidad a granel a
conseguir e independientemente de la densidad a granel del material
espumado previamente, con lo cual, tras finalizar el proceso de
espumado posterior, puede asegurarse la densidad a granel
correspondiente, exactamente determinada.
Para una introducción rápida de grandes
cantidades de llenado del material ya espumado previamente con
objeto de realizar el proceso de espumado posterior, está previsto,
según otra forma de realización preferida, introducir el material
espumado previamente en un recipiente para el espumado posterior
utilizando un circuito de alimentación de fluido cerrado. Una
introducción de este tipo utilizando un circuito de alimentación de
fluido cerrado permite conseguir tiempos de llenado cortos de un
recipiente para el espumado posterior discontinuo, en el cual se
realiza simultáneamente un soplado y una aspiración en dicho
circuito de alimentación de fluido cerrado por medio de un
ventilador.
Tal como ya se ha indicado anteriormente, debido
a las normas de la protección del medio ambiente cada vez más
rígidas, es necesario reducir el contenido en agente soplante
presente en los gases de escape contenidos en la fase de espumado a
los valores límite máximos preestablecidos.
Para una simple reducción del gas de escape
descargado del recipiente de espumado o del gas soplante contenido
en ello, se ha propuesto, según otra forma de realización preferida,
reciclar el gas de escape extraído de la fase de espumado posterior
final por lo menos en parte para la alimentación del material
espumado previamente en la etapa de espumado posterior. De esta
manera, puede pasarse al medio ambiente de forma selectiva un
contenido en agente soplante que está por debajo de los valores
límite permisibles o pueden obtenerse buenos resultados con
instalaciones de purificación del gas de escape de dimensiones más
pequeñas y por tanto más sencillas.
Para conseguir un producto final espumado
homogéneamente o un producto con una densidad a granel homogénea, se
ha propuesto además de forma preferida agitar el material durante el
espumado posterior con suministro continuo de vapor de agua.
Para la realización del procedimiento, se ha
propuesto además un dispositivo según la reivindicación 6. De esta
forma, puede realizarse el espumado posterior discontinuo previsto
según la invención con una construcción sencilla, en el cual puede
utilizarse en este contexto sustancialmente un recipiente de
espumado conocido para un espumado discontinuo con solamente
pequeñas modificaciones, que corresponden a la aplicación prevista
del recipiente de espumado según la invención para un espumado
posterior final. Para conseguir los bajos contenidos
correspondientes en agente soplante en el gas de escape, se ha
previsto además, según la invención, conectar con el recipiente de
espumado una línea de reciclado para el gas de escape extraído del
recipiente de espumado para un reciclaje por lo menos parcial del
gas de escape al recipiente de espumado a través del ventilador con
la formación de un circuito de alimentación cerrado para la
introducción del material espumado previamente. Un reciclado por lo
menos parcial de este tipo no sólo consigue buenos resultados con
cantidades de gas relativamente pequeñas adicionales a suministrar
para la introducción del material espumado al recipiente de
espumado, sino también permite evitar una contaminación excesiva del
medio ambiente. En este contexto, se ha propuesto además que el
recipiente de espumado disponga, aparte de una entrada de por sí
conocida para el vapor de agua, de una línea de descarga para el
material espumado y por lo menos de una abertura de escape para el
gas de escape con un orificio de entrada por soplado conectado
tangencialmente para el material espumado previamente y con un tamiz
en la parte superior del recipiente de espumado, tal como
corresponde en otra forma de realización preferida al dispositivo
según la invención. La previsión de un orificio de entrada por
soplado conectado tangencialmente para el material espumado
previamente, y adicionalmente con un tamiz en la parte superior del
recipiente de espumado permite conseguir un llenado rápido del
recipiente de espumado, en la cantidad deseada, con el material ya
espumado previamente, el cual ya presenta un volumen relativamente
grande.
Para una dosificación exacta del material
espumado previamente al objeto de conseguir las densidades a granel
deseadas, ajustables, se ha previsto, según otra forma de
realización preferida, integrar en el dispositivo de almacenado y/o
de alimentación un dispositivo de pesaje para el material espumado
previamente. Un dispositivo de pesjae puede estar integrado
directamente en el dispositivo de almacenado y/o de alimentación,
obteniéndose por medio de dicho pesaje una buena reproducibilidad
del proceso de espumado posterior final y de la densidad a granel
obtenida como resultado de esto. Dicha operación de pesaje puede ser
vigilada o controlada, igual que la demás secuencia del proceso, de
forma adecuada por un control de secuencia de programas
electrónico.
Para una introducción rápida y fiable del
material espumado previamente, que en particular se ha pesado
anteriormente, en el recipiente de espumado, se ha previsto, según
otra forma de realización preferida, conectar con el dispositivo de
almacenado y/o de alimentación una esclusa de rueda celular y prever
un ventilador para la introducción del material espumado
previamente. Una esclusa de rueda celular de este tipo permite
conseguir, tras el pasaje del material por el dispositivo de pesaje,
una dosificación fiable del material procedente del dispositivo de
almacenado y/o de alimentación, y el ventilador permite realizar una
introducción correspondientemente rápida y segura del material
espumado previamente en el recipiente de espumado posterior.
Además, según la invención, se ha previsto, según
otra forma de realización preferida, incorporar, en una línea de
descarga, de forma de por sí conocida una instalación de
purificación del gas de escape, pudiendo la instalación de
purificación del gas de escape, debido a la previsión de una línea
de reciclaje o de un circuito de alimentación de fluido cerrado en
sí mismo, con el fin de conseguir los valores de gas de escape
prescritos, dimensionarse correspondientemente más pequeña o más
sencilla.
Puesto que el material espumado previamente se
somete en particular a una operación de pesaje antes de introducirlo
en el recipiente de espumado posterior, con el fin de permitir de
esta manera una dosificación exacta del material espumado
previamente para conseguir la densidad a granel deseada, el proceso
de espumado puede realizarse y la densidad a granel o los volúmenes
deseados pueden conseguirse por medio de dispositivos sencillos en
el recipiente de espumado. A tal fin se ha propuesto disponer en el
recipiente de espumado un sensor o un conmutador del nivel de
llenado, que en particular es ajustable en altura, tal como
corresponde a otra forma de realización preferida del dispositivo
según la invención. Un sensor o un conmutador del nivel de llenado,
que en particular es ajustable en altura, de este tipo, al ser
ajustado, permite por ejemplo adaptar la densidad a granel o los
volúmenes sencillamente a los valores que se quieren conseguir, con
lo cual puede mantenerse la cantidad del material espumado
previamente y en particular pesado sustancialmente igual para una
amplia gama de densidades a granel a conseguir, y conseguirse una
adaptación exacta a la densidad a granel deseada dentro de límites
de tolerancia muy estrechos, ajustando simplemente el sensor o
conmutador del nivel de llenado.
Para conseguir un proceso de espumado posterior
uniforme, en particular en caso de la introducción por soplado
continuo de vapor de agua durante el proceso de espumado, se ha
previsto además preferentemente según la invención integrar un
dispositivo de agitación en el recipiente de espumado, permitiendo
un dispositivo de agitación de este tipo conseguir contactar el
material que se encuentra en el recipiente de espumado y que debe
someterse a un espumado posterior homogéneamente con el vapor de
agua introducido.
A continuación, la invención se ilustrará con
mayor detalle haciendo referencia a una forma de realización
ejemplificativa, representada esquemáticamente en el dibujo adjunto,
de un dispositivo según la invención para la realización del
procedimiento según la invención para el espumado múltiple de
plásticos expansibles.
En la Figura 1, se ha designado de forma genera
con la referencia 1 un recipiente de espumado para la realización de
un espumado posterior final, discontinuo de un plástico expansible,
ya espumado previamente por lo menos una vez, tal como por ejemplo
EPS, EPE, EPP o mezclas de polímeros. Según la flecha 2, el material
espumado previamente por lo menos una vez se suministra a un
dispositivo de almacenado y/o de alimentación designado de forma
generalizada con 3, estando el dispositivo de almacenado y/o de
alimentación constituido por un silo de dosificación designado con 4
y un dispositivo de pesaje, conectado corriente abajo, y designado
con 5. Por la zona del orificio de salida del silo de dosificación 4
está previsto esquemáticamente un dispositivo de dosificación 6, que
se encuentra controlado por ejemplo electrónicamente y está formado
por una compuerta de dosificación gruesa y fina, alimentándose el
material espumado previamente a través de dicho dispositivo de
dosificación 6 al dispositivo de pesaje 5, habiéndose indicado
dichos elementos de pesaje esquemáticamente con 7. En la salida del
dispositivo de pesaje 5 se ha previsto una esclusa de rueda celular
designada con 8, que desemboca en una línea de suministro 9 para el
transporte del material pesado, espumado previamente del dispositivo
de pesaje 5 según la flecha 10 al recipiente de espumado 1, en el
que el material espumado previamente se introduce en el recipiente
de espumado posterior 1 con la ayuda de un ventilador 11, estando
conectada directamente corriente arriba del recipiente de espumado 1
adicionalmente una válvula de seguridad 12.
Para el llenado rápido y correcto del recipiente
de espumado 1, la línea 9 desemboca tangencialmente en una
tubuladura de alimentación 13 en el recipiente de espumado 1,
estando previsto adicionalmente en la parte superior del recipiente
de espumado 1 un tamiz 14 para evitar que el material espumado
previamente salga del recipiente de espumado 1 o penetre en la línea
de descarga 15. En el fondo del recipiente de espumado 1, se ha
indicado un tamiz de fondo 16, directamente por encima del cual está
prevista una salida de descarga 17 para descargar el material
espumado posterior, una vez que se haya realizado el proceso de
espumado posterior final discontinuo.
El espumado posterior discontinuo se lleva a cabo
introduciendo vapor por la línea de suministro 18 a través de un
regulador o una válvula 19 por la zona del fondo del recipiente de
espumado 1, realizándose al mismo tiempo durante la introducción del
vapor una agitación del material introducido, espumado previamente
por medio de un agitador 20 indicado esquemáticamente. La obtención
de la densidad a granel deseada es vigilada por medio de un sensor o
conmutador del nivel de llenado 21, que es por ejemplo ajustable en
la dirección de altura, tal como se ha indicado con la flecha 22,
con el fin de ajustar la densidad a granel o los volúmenes a valores
diferentes.
Para conseguir la densidad a granel dentro de los
periodos de tiempo correspondientemente cortos, el vapor se
introduce, si se desea con la adición de aire, a una presión de
aproximadamente 1 a 2 bar, así como a una temperatura comprendida
entre aproximadamente 75 y 160ºC, situándose el tiempo de
permanencia del material espumado previamente en el recipiente de
espumado 1 en aproximadamente 1 a 2 min., con el fin de conseguir la
densidad a granel deseada.
El vapor en exceso utilizado para el espumado y
el agente soplante que escapa del material que se está espumando se
eliminan del recipiente de espumado 1 por el canal de descarga 15,
estando previsto a tal fin otro dispositivo de regulación o válvula
23. A dicha válvula o compuerta 23 sigue una línea de reciclaje 24
que conduce al ventilador 11, con lo cual está disponible para la
introducción del material espumado previamente en el recipiente 1 en
total un circuito de alimentación de fluido cerrado. Además, para la
regulación del fluido en la línea de reciclaje 24, se ha previsto
una válvula o compuerta 26 que conduce a un canal de escape 27 o a
una instalación de eliminación para el agente soplante conectada
corriente abajo. En este caso, al ventilador 11 se suministra aire
fresco a través de un orificio de admisión de aire 25 conectado
corriente arriba.
Tras introducir la carga en el recipiente 1, se
cierran las compuertas o válvulas 12 y 23 y, si fuera necesario, 25,
llevándose a cabo el espumado del material introducido por medio de
vapor introducido por la línea 18 y la válvula o compuerta 19 con
agitación por medio del agitador 20 hasta alcanzar un nivel
establecido por medio del conmutador 21.
Durante la vaporización del material introducido
en el recipiente 1, se mantiene la válvula central de ventilación 28
en la línea del gas de escape 29 cerrada, introduciéndose el gas de
escape por una válvula "bypass" pequeña 30 en una línea
"bypass" 31 en la línea del gas de escape o el canal de escape
29. Del canal de escape 29 el gas de escape pasa a la atmósfera o a
una instalación de purificación del gas de escape o a una
instalación de eliminación del gas soplante indicada
esquemáticamente con 32. Tras obtener el volumen deseado o la
densidad a granel deseada, se procede a dejar salir la presión en el
recipiente a través de la compuerta 28, descargándose el material
espumado a continuación del recipiente 1 por la salida de descarga
17, comenzando luego un nuevo ciclo por introducción de material
procedente del dispositivo de pesaje 5 en el recipiente 1.
Material espumado previamente, por ejemplo EPS
con una densidad a granel de 16 kg/m^{3}, se alimenta al
dispositivo de dosificación 4, pesándose con la ayuda del
dispositivo de pesaje 32 kg del material espumado previamente y
introduciéndose a continuación el material pesado en el recipiente
de espumado posterior 1 a través de la esclusa de rueda celular
8.
Por medio del suministro de vapor de agua de una
temperatura de 105ºC y bajo una presión de 1,2 bar se realiza, tras
un tiempo de tratamiento o de permanencia de 1 min. en el recipiente
de espumado un aumento del volumen del material introducido,
espumado previamente, de doce veces dando una densidad a granel de 8
kg/m^{3}. El material introducido es agitado por medio del
agitador 20 disponible en el mercado con 30 revoluciones por min. y
un suministro de vapor de agua continuo con una velocidad de 15
m^{3}/min. Por tanto, puede realizarse en el recipiente de un
volumen útil de aproximadamente 4,5 m^{3} en un proceso de
espumado posterior un espumado posterior de un plástico
expansible.
Claims (12)
1. Procedimiento para el espumado múltiple de
poliestireno expansible (EPS) para dar partículas de espuma con baja
densidad a granel, realizándose en una primera etapa un espumado
previo y en por lo menos otra etapa un espumado posterior (1) del
material ya espumado previamente, realizándose, como espumado
posterior final (1), un espumado discontinuo utilizando un agente
soplante residual y el espumado posterior final (1) por introducción
de vapor de agua, si se desea con adición de aire, a una presión
comprendida entre 1 bar y 7 bar, en particular entre aproximadamente
1,05 bar y 2 bar, a una temperatura comprendida entre 75ºC y 160ºC,
en particular de aproximadamente 100ºC.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el
que el material espumado se somete previamente, antes de su
introducción en el proceso de espumado posterior final, a un proceso
de pesaje (5).
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
en el que el material espumado se introduce previamente en un
recipiente (1) para el espumado posterior utilizando un circuito de
alimentación de fluido cerrado (9, 15, 24).
4. Procedimiento según la reivindicación 3, en el
que el gas de escape extraído de la etapa de espumado posterior
final (1) se recicla por lo menos en parte para la alimentación del
material espumado previamente a la fase de espumado posterior final
(1).
5. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, en el que el material es agitado durante el
espumado posterior (1) con suministro continuo de vapor de agua.
6. Dispositivo para la realización del
procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que
comprende por lo menos un dispositivo de almacenado y/o de
alimentación (3) y un recipiente de espumado (1) para un espumado
posterior discontinuo del poliestireno expansible espumado
previamente, en el que al recipiente de espumado (1) se ha conectado
una línea de reciclaje (24) para el gas de escape extraído del
recipiente de espumado (1) para un reciclado por lo menos parcial
del gas de escape al recipiente de espumado (1) a través del
ventilador (11) con la formación de un circuito de alimentación de
fluido cerrado, con el fin de introducir el material espumado
previamente.
7. Dispositivo según la reivindicación 6, en el
que el recipiente de espumado (1) comprende, además de un orificio
de admisión (18) de por sí conocido para el vapor de agua, una línea
de descarga (17) para el material espumado y por lo menos una
abertura de escape (15, 29) para el gas de escape con un orificio de
entrada por soplado (13) conectado tangencialmente para el material
espumado previamente con un tamiz (14) en la parte superior del
recipiente de espumado (1).
8. Dispositivo según la reivindicación 6 ó 7, en
el que en el dispositivo de almacenado y/o de alimentación (3) se ha
integrado un dispositivo de pesaje (5) para el material espumado
previamente.
9. Dispositivo según la reivindicación 6, 7 ó 8,
en el que al dispositivo de almacenado y/o de alimentación (3, 4, 5)
se ha conectado una esclusa de rueda celular (8) y para la
introducción del material espumado previamente en el recipiente de
espumado (1) está previsto un ventilador (11).
10. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 6 a 9, en el que se ha previsto, en una línea de
escape (29), de manera de por sí conocida una instalación de
purificación del gas de escape (32).
11. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 6 a 10, en el que en el recipiente de espumado (1)
se ha previsto un sensor o conmutador del nivel de llenado (21), que
en particular es ajustable en altura.
12. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 6 a 11, en el que en el recipiente de espumado (1)
se ha integrado un dispositivo de agitación (20).
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