ES2267629T3 - Procedimiento y aparato para la produccion continua de material plastico expandido para la conformacion de paneles. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la producción continua de material plástico expandido para la conformación de paneles, que consiste, durante la etapa de vertido, en introducir por lo menos un componente de reacción y una mezcla de los componentes restantes a alta presión en un canal de vertido (2) de un cabezal mezclador (1) por medio de dos conjuntos de inyección (4, 5), comprendiendo dicha mezcla de los componentes restantes poliol mezclado con agentes sopladores y catalizadores, proporcionándose dicha mezcla corriente abajo de la bomba de alta presión (21) separada espacialmente del cabezal mezclador (1), y durante la etapa sostenida de vertido dicho poliol mezclado con agentes sopladores y catalizadores se disponen individualmente en una etapa de recirculación, durante la etapa de recirculación se alimenta el poliol mediante una primera derivación de descarga (22) que es distinta y está separada de una segunda derivación de descarga (23) en la que está dispuesto el mezclador (30), y durante la etapade vertido el poliol se introduce en dicha segunda derivación de descarga (23) con el fin de circular a través del mezclador (30), al cual se une por lo menos un conducto (40) para introducir las combinaciones de agentes sopladores y catalizadores.

Description

Procedimiento y aparato para la producción continua de material plástico expandido para la conformación de paneles.

La presente invención se refiere a un procedimiento y a un aparato para la producción continua de material plástico expandido para la conformación de paneles y similares.

Es conocido que las espumas de poliuretano expandido se obtienen generalmente vertiendo una mezcla líquida, denominada mezcla reactiva, constituida por los reactivos, es decir, isocianato y poliol, agua, catalizadores, etcétera, y por cualesquiera agentes sopladores tales como hidrocarburos, hidroclorofluorocarburos, hidrofluorocarburos, y similares.

En unos pocos segundos, la mezcla reactiva comienza a reaccionar, generando calor y dióxido de carbono producido por la reacción de agua-iso-
cianato.

El dióxido de carbono, junto con los gases generados por la evaporación y cualesquiera agentes sopladores, debido al calor generado por las reacciones químicas, produce la expansión de la mezcla reactiva para generar la espuma.

Según este tipo de procedimiento, se ha dispuesto de instalaciones durante muchos años que permiten la producción continua de paneles de espuma rígida de baja densidad para aislamiento térmico que presentan, en sección transversal, una forma rectangular o si no presentan formas diversas; pudiéndose producir dichos paneles en distintas longitudes.

La espuma de las superficies inferior y superior de los paneles se acopla a sustratos de diversos tipos, tales como por ejemplo papel, papel bituminado, madera, placa metálica y similares, que forman los revestimientos exteriores de dicho panel.

Dichos paneles se utilizan ampliamente, en particular, como aislantes en el campo de la construcción de edificios o en el campo de la industria o la refrigeración.

Las instalaciones para la fabricación de paneles presentan generalmente una serie de líneas de dosificación que dosifican los componentes en las proporcionas previstas a un cabezal mezclador fijo o móvil que alimenta el sustrato inferior del revestimiento con la mezcla producida por dichas líneas, opcionalmente por medio de unas unidades de distribución dispuestas de manera apropiada.

En otra aplicación, las mezclas reactivas pueden aplicarse mediante su depósito en el sustrato superior.

La mezcla reactiva entra en una etapa de crecimiento y polimerización y es transportada, junto con los revestimientos superior e inferior, por unos sistemas de transporte y contención móviles dispuestos de manera apropiada tales como, por ejemplo, unas cintas transportadoras dobles, a una máquina cortadora para cortar los paneles a la longitud prevista.

Un aspecto fundamental en la obtención de paneles de buena calidad es la manera en la que se distribuye la mezcla reactiva mediante el cabezal mezclador sobre el sustrato del revestimiento.

Por lo tanto, se han propuesto varios sistemas según el tipo de panel que debe producirse y las velocidades de producción; estos sistemas utilizan, por ejemplo, unos cabezales fijos múltiples o un cabezal que realiza un movimiento de vaivén sobre una guía que es perpendicular al eje de producción del panel.

En el último caso, resulta particularmente importante que el cabezal sea ligero y compacto, para permitir una fácil colocación del cabezal de inyección entre los sustratos superior e inferior del panel antes de entrar en la cinta de contención doble.

En cualquier caso, sin embargo, la contención del peso y las dimensiones de los cabezales es una necesidad para alcanzar la optimización de la instalación.

En la mayoría de casos, la producción de paneles de insolación térmica requiere la utilización de los agentes sopladores mencionados anteriormente y, por lo tanto, dichos agentes sopladores se añaden preferentemente de manera continua en el momento de la producción, con la ventaja de poder controlar su dosificación según las características físicas del panel que debe producirse.

La adición puede realizarse directamente en el cabezal mezclador o premezclando, en la cantidad exacta requerida, por medio de unos mezcladores estáticos o dinámicos, el agente soplador con uno de los componentes reactivos, por ejemplo el poliol, antes de que dicho componente, extraído del depósito de almacenamiento, alcance el cabezal en el que tiene lugar el mezclado final con el fin de preparar la mezcla reactiva que debe depositarse mediante su vertido en el sustrato del panel.

La exposición descrita anteriormente para el agente soplador puede ampliarse en todo caso a otros componentes, catalizadores y similares que estén implicados en la formación de la mezcla reactiva.

El concepto ya bien conocido es que no es conveniente realizar la adición directamente en el cabezal de inyección, puesto que una consecuencia inmediata sería un aumento en las dimensiones y el peso, además de un aumento en la complejidad constructiva.

Si se utilizan cabezales de inyección de alta presión, se encuentran problemas con respecto al premezclado de los diversos componentes, que se realiza en la parte de baja presión del circuito, es decir, corriente abajo de la bomba de descarga de alta
presión.

Este aspecto produce problemas considerables, puesto que provoca una percolación inevitable de la bomba de alta presión para poliol que, exactamente en el caso del premezclado de baja presión, puede producir variaciones continuas en la proporción entre los diversos componentes.

Es conocido asimismo, en la tecnología del espumado de poliuretano, que una dosificación precisa y un control termostático óptimo de los componentes alimentados al cabezal mezclador durante el proceso son sumamente importantes para la obtención de productos que presenten unas características óptimas y constantes.

Para este fin, por ejemplo, resulta útil proporcionar, antes de que se inicie la etapa de vertido de la mezcla reactiva, una recirculación de los componentes que permita obtener las condiciones de temperatura, medida de caudal y presión requeridas, evitando de este modo perturbaciones transitorias, en los periodos iniciales del procedimiento de vertido, en los que dichos parámetros no son ideales, que producen por lo tanto paneles que no presentan las características de calidad previstas.

En el estado actual de la técnica, por lo tanto, la posibilidad de proporcionar una recirculación eficaz se hace un factor importante en asegurar que las condiciones físicas de los componentes de la mezcla reactiva siguen constantes durante las etapas de vertido y durante las etapas de recirculación.

El documento DD 133 642 A da a conocer un dispositivo (4) para mezclar gas en un poliol. Un circuito de alimentación de poliol (1-3, 6-7) alimenta y recircula el poliol en un dispositivo de mezclado (5) en el que está dispuesto un cono oscilante (8) y alrededor del cual están dispuestas unas ranuras de mezclado (10-12). En una de las ranuras de mezclado (10) se alimenta asimismo un gas por un conducto de gas (16-19).

El objetivo de la invención consiste en eliminar los inconvenientes anteriormente mencionados, proporcionando un procedimiento para la producción continua de material plástico expandido para la conformación de paneles y similares que permita realizar una etapa de recirculación en el cabezal a alta presión que permita evitar alterar las proporciones entre los diversos componentes, manteniendo en todo momento las proporciones óptimas y evitando que se produzca una mezcla incorrecta.

Dentro de este objetivo, un objetivo particular de la invención consiste en proporcionar un procedimiento en el que sea posible realizar una recirculación a alta presión a pesar de presentar una cabezal mezclador o un conjunto de vertido en el que únicamente se disponga de dos conjuntos de inyección, reduciendo así a un mínimo las dimensiones y el volumen del cabezal mezclador.

Otro objetivo de la presente inyección consiste en proporcionar un aparato para la producción continua de material plástico expandido que gracias a sus características de construcción particulares pueda proporcionar las mayores garantías de fiabilidad y seguridad en su utilización.

Otro objetivo de la presente invención consiste en proporcionar un aparato que pueda obtenerse fácilmente partiendo de elementos y materiales disponibles comercialmente de manera generalizada y que sea además competitivo desde un punto de vista únicamente comercial.

Según la invención, se proporciona un procedimiento para la producción continua de material plástico expandido para la conformación de paneles y similares, tal como se define en las reivindicaciones
adjuntas.

Otras características y ventajas se pondrán claramente de manifiesto a partir de la descripción de un procedimiento para la producción continua de material plástico expandido para la conformación de paneles y similares y del aparato para realizar el procedimiento, ilustrado con la cooperación de los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 es una vista esquemática del aparato durante la etapa de recirculación;

la figura 2 es una vista esquemática del aparato durante la etapa de vertido.

Haciendo referencia a las figuras, el aparato para la producción continua de material plástico expandido para la conformación de paneles y similares comprende una cabezal mezclador, designado en general mediante el número de referencia 1, que de manera de por sí conocida determina interiormente un canal de vertido 2 en el que puede moverse herméticamente un pistón autolimpiador 3, con unas ranuras de recirculación 4 que están dispuestas en un primer conjunto de inyección 5 y en un segundo conjunto de inyección 6.

El pistón 3 puede realizar un movimiento de traslación por medio de un pistón 7 con el fin de colocar las ranuras 4 en la posición de recirculación, tal como se muestra en la figura 1, o en una posición de vertido, en la que el pistón 3 suelta los conjuntos de inyección con el fin de realizar el mezclado y vertido de la espuma.

El primer conjunto de inyección 5 está conectado a un conducto 10 para introducir una mezcla de componentes que puede incluir, por ejemplo, poliol mezclado con reactivos sopladores, catalizadores y
similares.

Para este fin, está dispuesto un depósito de poliol 20, corriente abajo del cual se encuentra una bomba de alta presión 21 que introduce el poliol en una primera derivación de descarga 22 y una segunda derivación de descarga 23, controladas respectivamente por una primera válvula de dos vías 24 y por una segunda válvula de dos vías 25.

La primera derivación 22 está conectada, con la interposición de una primera válvula de una vía calibrada 26, al conducto de descarga 10 en la proximidad inmediata del cabezal mezclador, mientras que en la segunda derivación de descarga 23 está dispuesto un mezclador 30 para introducir los componentes restantes de la mezcla.

La segunda derivación 23, corriente abajo del mezclador 30, presenta una segunda válvula de una vía calibrada 31 conectada al conducto de descarga 10, que también está en la proximidad inmediata del cabezal mezclador 1.

Por lo menos uno de los conductos para introducir los componentes restantes, tales como los agentes sopladores, catalizadores, etcétera, está conectado al mezclador 30.

El ejemplo particular ilustra dos conductos 40 en los que está dispuesta una respectiva válvula de tres vías 41 que conecta un conducto de descarga de producto 42 y un conducto de recirculación 43.

El segundo conjunto de inyección 6 está conectado a un segundo conducto de descarga 50 para la introducción, por ejemplo, del isocianato o en cualquier caso otro componente de la mezcla.

En el cabezal mezclador están previstos además un primer conducto de recirculación 60, dispuesto en el primer conjunto de inyección 5, y un segundo conducto de recirculación 61, dispuesto en el segundo conjunto de inyección 6.

En el funcionamiento práctico, cuando el aparato está en las condiciones de recirculación iniciales, se extrae el poliol del depósito de almacenamiento 20 y se introduce, por medio de la bomba de alta presión 21, hacia las derivaciones de descarga 22 y
23.

En condiciones de recirculación, la válvula 25 está cerrada y la válvula 24 está abierta, y por lo tanto el poliol circula por la primera derivación 22 y, por medio de la válvula de una vía o de retención 26, se introduce en el cabezal mezclador, en el que circulando por la ranura 4 dispuesta de manera conveniente se introduce en el primer conducto de recirculación 60, que devuelve el poliol al depósito 20.

La válvula de una vía o de retención 31 evita que el poliol circule hacia el mezclador 30, aislando de este modo a éste y a la correspondiente derivación de descarga del cabezal mezclador, que es de tipo autolimpiador.

Evidentemente, en lugar de las válvulas de una vía 26 y 31, pueden utilizarse válvulas aisladoras accionadas de forma manual o mecánica.

De esta manera, se obtiene una recirculación completa que se produce a través del cabezal para el mezclado del poliol únicamente, sin agentes sopladores, catalizadores ni otros componentes de la mezcla reactiva, los cuales se recirculan por medio de la válvula de tres vías o unas válvulas equivalentes, que proporcionan la desviación de la circulación que llega del conducto de descarga 42 hacia el correspondiente conducto de recirculación 43 antes de su introducción en el mezclador.

Deberá añadirse que el aparato puede devolver el poliol directamente al orificio de entrada de la bomba de alta presión 21 en lugar de directamente al depósito de almacenamiento 20, excluyendo de este modo de la recirculación el depósito de almacenamiento y cualquier posibilidad de introducir el agente soplador, los catalizadores y/o los otros componentes en la mezcla reactiva.

Evidentemente, el otro componente de la reacción, es decir el isocianato, está asimismo en la etapa de recirculación y se recicla de manera convencional por medio del segundo conducto de descarga y el segundo conducto de recirculación 61 con el paso a través de la correspondiente ranura 4.

Con el fin de pasar de la etapa de recirculación a la etapa de vertido, representada en la figura 2, en primer lugar se abre el cabezal mezclador mediante la acción del pistón autolimpiador 3, que se desplaza mediante el pistón 7, abriendo de este modo a la válvula 25 y cerrando a continuación la válvula 24, de manera que el poliol se introduce en la segunda derivación, que lo envía hacia el mezclador 30.

También se conmuta la válvula de tres vías 41, de manera que se mezclan con el poliol los otros componentes de la mezcla, tales como agentes sopladores, catalizadores y similares.

El inicio de esta secuencia, con la apertura del cabezal mezclador, interrumpe la etapa de recirculación del poliol antes de que el agente soplador, los catalizadores o los otros componentes de la mezcla reactiva que deben premezclarse con el poliol se introduzcan en el mezclador, haciendo imposible así que dichos componentes alcancen el depósito de almacenamiento 20.

La apertura de la válvula 25 antes del cierre de la válvula 24 proporciona protección contra el peligro de sobrepresiones debidas al cierre simultáneo de las dos válvulas.

Al final de esta secuencia de operaciones, se toma el poliol del depósito de almacenamiento 20 y se envía, por medio de la bomba de alta presión 21 a través de la válvula 25 al mezclador 30, que recibe asimismo el agente soplador, los catalizadores y cualesquiera otros componentes de la mezcla reactiva a través de las válvulas de tres vías 41.

El poliol, después de premezclarse con el agente soplador, los catalizadores o cualesquiera otros componentes de la mezcla reactiva mediante el mezclador 30, a través de la segunda válvula de una vía 31, que también está dispuesta muy próxima al cabezal mezclador, se introduce en el primer conjunto de inyección 5, que inyecta la mezcla en el canal de vertido simultáneamente con el isocianato introducido por el otro conjunto de inyección, proporcionando de este modo la mezcla reactiva, que sale del canal de vertido 2.

La válvula de una vía 26 en la práctica aísla la primera derivación 22 de la circulación de poliol premezclado.

La secuencia de operaciones expuesta anteriormente debe realizarse tan rápidamente como sea posible, opcionalmente incluso con un solape parcial de los tiempos de ejecución de algunas operaciones consecutivas, en la medida en que esto lo permitan los componentes utilizados, siguiendo en todo caso la secuencia descrita, con el fin de minimizar la cantidad de mezcla reactiva que se vierte sin presentar una calidad óptima.

Al final del tiempo de vertido, con el fin de devolver la instalación a las condiciones de recirculación iniciales, en primer lugar se conmutan las válvulas de tres vías 41 que introducen los agentes sopladores, los catalizadores o los otros componentes que deben añadirse y se abre simultáneamente la válvula 24 a continuación se cierra la válvula 25.

A continuación se cierra el cabezal mezclador moviendo el pistón autolimpiador 3, que coloca sus ranuras 4 en los conjuntos de inyección.

Esta transición a la etapa de recirculación puede realizarse opcionalmente con un breve retardo con el fin de inundar con poliol puro el conducto de descarga 10, que es común para el poliol y los componentes restantes.

La conmutación, como una primera operación, de las válvulas de tres vías 41, y el cierre, con un retardo opcional, del cabezal mezclador, como operación final de la secuencia, junto con la acción de la segunda válvula de una vía 31, que en la práctica aísla la segunda derivación 23 del cabezal mezclador, impide la recirculación al depósito de almacenamiento 20 de cantidades de agentes sopladores, catalizadores y otros componentes de la mezcla reactiva.

Las operaciones expuestas anteriormente deben realizarse desde luego tan rápidamente como sea posible, opcionalmente también con solapes parciales de tiempos de algunas operaciones consecutivas, para minimizar la cantidad de mezcla reactiva que se vierte, al final de la producción, sin las condiciones requeridas que aseguren una calidad óptima del panel producido.

Otro aspecto importante es que las válvulas de una vía 26 y 31 deben montarse tan próximas como sea posible al cabezal mezclador o directamente en dicho cabezal mezclador, minimizando de este modo el recorrido compartido por el poliol y otros componentes de la mezcla, para minimizar dicho tiempo de descarga y la cantidad de mezcla reactiva que se vierte antes de que se cierre el cabezal mezclador.

Deberá añadirse asimismo que es posible prever otras soluciones estructurales para el aparato, tales como por ejemplo la sustitución del primer y segundo aisladores o válvulas de cierre 24 y 25 por una válvula de tres vías, sin alterar los tipos de las etapas de funcionamiento que se estén realizando.

A partir de la descripción anterior resulta evidente que la invención alcanza la finalidad y los objetivos previstos y, en particular, se destaca el hecho de que la solución descrita permite presentar un cabezal mezclador de alta presión con recirculación en el mismo que permite obtener siempre una dosificación de componentes óptima a pesar de presentar un cabezal mezclador con únicamente dos conjuntos de inyección, y permite realizar la mezcla de poliol con los otros componentes de la mezcla corriente abajo de la bomba de alta presión, para mantener siempre los valores precisos de los porcentajes de los diversos componentes.

El sistema presenta asimismo la ventaja de que durante la producción, si varía el porcentaje de los componentes de la mezcla reactiva, el efecto resulta evidente inmediatamente en el panel que se está produciendo; mientras que con el sistema convencional la perturbación transitoria sería más larga y por lo tanto se rechazaría más producto acabado.

Claims (12)

1. Procedimiento para la producción continua de material plástico expandido para la conformación de paneles, que consiste, durante la etapa de vertido, en introducir por lo menos un componente de reacción y una mezcla de los componentes restantes a alta presión en un canal de vertido (2) de un cabezal mezclador (1) por medio de dos conjuntos de inyección (4, 5), comprendiendo dicha mezcla de los componentes restantes poliol mezclado con agentes sopladores y catalizadores, proporcionándose dicha mezcla corriente abajo de la bomba de alta presión (21) separada espacialmente del cabezal mezclador (1), y durante la etapa sostenida de vertido dicho poliol mezclado con agentes sopladores y catalizadores se disponen individualmente en una etapa de recirculación, durante la etapa de recirculación se alimenta el poliol mediante una primera derivación de descarga (22) que es distinta y está separada de una segunda derivación de descarga (23) en la que está dispuesto el mezclador (30), y durante la etapa de vertido el poliol se introduce en dicha segunda derivación de descarga (23) con el fin de circular a través del mezclador (30), al cual se une por lo menos un conducto (40) para introducir las combinaciones de agentes sopladores y catalizadores.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho por lo menos un componente de reacción está constituido por isocianato.

3. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha primera derivación de descarga (22) y dicha segunda derivación de descarga (23) se unen en un conducto de alimentación (10) de dicho cabezal mezclador (1) y porque están previstas unas válvulas de una vía (26, 31) que afectan a dichas primera derivación (22) y segunda derivación (23) de descarga.

4. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque recircula dichos agentes sopladores y catalizadores antes de que se introduzcan en dicho mezclador (30).

5. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque durante la etapa de recirculación, el poliol es devuelto al depósito de almacenamiento de poliol (20).

6. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en la transición entre la etapa de recirculación y la etapa de vertido, se abre el canal de vertido (2) en el cabezal mezclador (1) y en ese momento se abre en primer lugar el paso hacia dicha segunda derivación (23) al poliol y a continuación se cierra el paso por dicha primera derivación (22), introduciéndose los componentes restantes de la mezcla después del paso del poliol al mezclador (30).

7. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque durante la transición entre la etapa de vertido y la etapa de recirculación, la circulación de poliol a través de dicho mezclador (30) se interrumpe una vez que los conductos (40) para introducir los agentes sopladores y catalizadores han sido dispuestos para recirculación.

8. Aparato para la producción continua de material plástico expandido para la conformación de paneles y similares, que comprende un cabezal mezclador (1) que forma interiormente un canal de vertido (2) en el que puede desplazarse un pistón autolimpiador (3), presentando dicho pistón (3) unas ranuras de recirculación (4) que pueden disponerse en un primer conjunto de inyección (5) y en un segundo conjunto de inyección (6) respectivamente, para dicho por lo menos un primer componente y los componentes restantes de la mezcla, estando conectado el conjunto de inyección (5) para los componentes restantes de la mezcla a un conducto de alimentación (10) al que se unen una primera derivación (22) y una segunda derivación (23) de descarga, siendo dicha primera derivación de descarga (22) distinta y estando separada de dicha segunda derivación de descarga (23), estando dichas derivaciones de descarga (22, 23) controladas corriente arriba por unos medios de válvula (24, 25) dispuestos corriente abajo de una bomba de alta presión (21) cuyo orificio de entrada está conectado a un depósito de alimentación (20) para poliol, estando previsto un mezclador (30) en dicha segunda derivación de descarga (23) dispuesta espacialmente con respecto a dicho cabezal mezclador (1) y estando conectado a por lo menos un conducto (40) para la introducción de agentes sopladores y catalizadores, estando previsto además un primer conducto de recirculación (60) que está conectado a dicho conjunto de inyección (5) para el retorno al depósito de almacenamiento de poliol (20) del componente.

9. Aparato según la reivindicación 8, caracterizado porque comprende una primera válvula de una vía (26) y una segunda válvula de una vía (31) en dicha primera derivación de descarga (22) y en dicha segunda derivación de descarga (23), estando adaptadas dichas válvulas para impedir el retorno del material, uniéndose dichas primera y segunda derivaciones de descarga (22, 23) mutuamente en el conducto de alimentación (10) de dicho cabezal mezclador (1).

10. Aparato según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende en dicha primera derivación de descarga (22) y en dicha segunda derivación de descarga (23), corriente arriba de dicho mezclador (30), una primera válvula de dos vías (24) y una segunda válvula de dos vías (25).

11. Aparato según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende, en dicho por lo menos un conducto (40) para conexión al mezclador (30), una válvula de tres vías (4) para recirculación de los correspondientes agente soplador y componente catalizador.

12. Aparato según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende, en la descarga de dicha bomba de alta presión (21), una válvula de descarga de tres vías que controla dichas primera derivación de descarga (22) y segunda derivación de descarga (23).