ES2293861B1 - Procedimiento para la inyeccion de piezas de polietenol. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la inyección de piezas de polietenol, donde se parte de una granza de polietenol (4) la cual se vierte en una tolva o similar (5), que la suministra a una extrusora de un solo husillo (1) dotada de medios para evacuación forzada de gases (8). El polietenol se calienta a una temperatura de entre 170 y 250°C y a continuación pasa a un inyector (2), dotado de un elemento calefactor (12) y un conjunto de conducciones de sección creciente y con una geometría básicamente cónica (6), de diámetro sobredimensionado entre un 20% y un 40%. El inyector (2) introduce la granza de polietenol fundida en un molde de inyección o de soplado (3), también calefactado (13), donde se inicia un enfriado relentizado, realizándose finalmente el desmoldeo a una temperatura de entre 25 y 35°C.
Description
Procedimiento para la inyección de piezas de
polietenol.
El objeto de la presente invención, tal como se
expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, hace
referencia a un procedimiento para la inyección de piezas de
polietenol, del tipo empleado en la elaboración de piezas
hidrosolubles.
En determinadas ocasiones, tanto en la industria
como en algunos usos de la vida cotidiana, aparece la necesidad de
tener que utilizar productos, piezas u otros elementos que, al
contacto con el agua, se disuelvan.
Un valor añadido de este tipo de productos es
que sean biodegradables por motivos medioambientales; ejemplo de
ello son la utilización de cartuchos de caza o urnas para cenizas
funerarias que, después de su uso, suelen quedar abandonados.
Otra razón para el uso de dichos productos es el
hecho de que deban tener, por razones de su propio uso, un tiempo
de vida útil limitado; tal sería el caso de determinados
dispositivos de redes de pesca selectiva que, después de realizada
la captura, se disuelvan parcialmente para dejar escapar los peces
más pequeños.
Una de las propiedades que se le atribuyen
tradicionalmente a los plásticos es su comportamiento hidrófobo, es
decir, su impermeabilidad y su insolubilidad en agua. Pero, existen
plásticos capaces de disolverse en agua, como el polietenol.
Este material tiene la propiedad de, en
determinadas condiciones, disolverse en agua, lo que lo hace muy
útil en algunas aplicaciones, tales como las anteriormente
mencionadas.
El polietenol es un polímero sintético que se
obtiene a partir de otro, el acetato de polivinilo o polietanoato.
Los grupos acetato de la cadena del polietanoato se hidrolizan en
condiciones estándar en metanol, quedando grupos hidroxilo -OH y
desprendiéndose acetato de metilo. Así se obtiene polietenol.
Esta reacción química se puede controlar de
forma bastante precisa para hidrolizar un porcentaje deseado de
grupos acetato (grado de hidrólisis).
El nuevo polímero tiene una estructura muy
parecida a la del polietileno, sin embargo, la presencia de los
grupos -OH tiene efectos muy importantes. El más importante es que
el polímero es hidrófilo, cuya solubilidad en agua es función de la
proporción de grupos -OH presentes en la cadena y de la temperatura
de disolución. Así pues, cuando se han sustituido entre un 80% y un
89% de los grupos acetato por -OH, el polímero resultante es soluble
en agua fría; sin embargo, cuando se han sustituido casi el 100% de
los grupos acetato, el polímero sólo es soluble a temperaturas
superiores a los 85ºC.
Todos los grados de polietenol disueltos son
biodegradables y sus derivados no son tóxicos.
Ejemplos de estas aplicaciones son las descritas
en la patente US-3.186.869, COATED FILM FOR LAUNDRY
PACKAGE y la patente US-3.322.674 LAUNDRY PACKAGE,
que describen películas hidrosolubles y artículos para lavado de
ropa. Las películas hidrosolubles de estas referencias están
recubiertas internamente con una cera, u otro material, para evitar
que el contenido del envase interaccione con el material en forma
de película y se degraden sus características de solubilidad.
Otra aplicación interesante del polietenol es la
obtención de hilo quirúrgico, que es utilizado para suturas en
cirugía. Para esta aplicación, se utilizan distintos tipos de hilos
con diferentes grados de solubilidad, en función de la rapidez con
la que se desea que se disuelva; un ejemplo de esta aplicación se
describe en la patente E88113740.
Sin embargo, el polietenol en condiciones
normales y según lo procesos convencionales de fabricación en los
que se le utiliza, sólo es válido para técnicas de conformado por
extrusión y extrusión-soplado, como las descritas
en las patentes antes mencionadas, pudiéndose realizar con ellas
productos tales como películas, hilos y bandas tubulares; esto es
así porque este polietenol normal presenta, en general, un serio
inconveniente: es prácticamente imposible utilizarlo con técnicas
de inyección, tales como inyección-moldeo o
inyección-soplado.
Con el fin de superar este inconveniente, se ha
diseñado el novedoso procedimiento para la inyección de piezas de
polietenol, objeto de la presente memoria técnica.
\newpage
En términos generales, la presente invención se
refiere a un nuevo procedimiento para la inyección de piezas a
partir de granza de polietenol dotado de un índice de fluidez
comprendido entre 10 y 30 gr/10 min, y con un grado de componentes
volátiles igual o inferior al 10%; este polietenol tiene unas
características propias que lo hacen lento de compactación, así como
de fraguado y solidificación; de aquí, la necesidad de definir un
novedoso procedimiento para la inyección de piezas a partir de este
producto.
Además, la granza debe haber sido atemperada, de
tal forma que cuando el polietenol esté fundido, garantice los
índices de fluidez y humedad, antes mencionados, ya que el índice
de fluidez general de una granza no tratada de este tipo, está
entre 3 y 5 gr/10 min.
El nuevo procedimiento para la inyección de
piezas de polietenol debe complementarse, dependiente del producto
final que se desea obtener, con técnicas de moldeo o con técnicas
de soplado.
En el caso de tratarse de
inyección-moldeo, el procedimiento requiere los
siguientes elementos: extrusora, inyector y molde.
Para empezar, la granza de polietenol se vierte
en una tolva o similar, que la suministra a una extrusora de un
solo husillo dotada de medios para evacuación forzada de gases, con
una capacidad de evacuación de gases entre un 10% y un 50% superior
a la convencional en un polímero no hidrosoluble. El polietenol
debe calentarse y alcanzar su estado de fusión a una temperatura
estable de entre 170 y 250ºC momento en que adquiere un índice de
fluidez de entre 10 y 30 gr./10 min. Otro aspecto a tener en cuenta
en este punto es que la geometría de los husillos ha de presentar
puntos de cizalla y zonas de machaque agresivos para conseguir una
mezcla homogénea de la granza durante su extrusión, con diferentes
distancias y profundidades entre los alabes a lo largo del husillo.
A continuación la pasta de polietenol, fundida a dicha temperatura
y con ese índice de fluidez, pasa a un dispositivo inyector, el
cuál está dotado de un elemento calefactor para mantener estable su
temperatura y un conjunto de conducciones de sección creciente y con
una geometría básicamente cónica, cuyo diámetro interior se halla
sobredimensionado entre un 20% y un 40%, es decir, es superior al
requerido convencionalmente para un polímero con índice de fluidez
de entre 10 y 30 gr./10 min., no pudiendo ser en ningún caso
inferior 1 mm. La temperatura del polietenol, a su paso por el
inyector, ha de mantenerse controlada mediante termostato al mismo
valor que el de extrusión, entre 170 y 250ºC.
Por ultimo, el inyector introduce la granza de
polietenol fundida en un molde también calefactado y termoestatado,
donde va enfriándose y fraguando paulatinamente.
Para que el fraguado del polímero sea correcto,
el enfriamiento del polietenol ha de ser relentizado, de manera que
el tiempo de permanencia en el molde es del orden de 5 veces
superior al necesario en el caso de otro polímero no hidrosoluble
con el mismo índice de fluidez en esta fase de fusión y la
temperatura de desmoldeo está situada entre 25 y 35ºC. Por ello, es
necesario el uso de un molde calefactado y termoestatado y evitar
que el enfriamiento evolucione libremente en función de la
temperatura ambiental.
Durante el tiempo de enfriamiento del polietenol
en el molde, se debe mantener la presión de inyección para evitar
"rechupados" (deformación por contracción del producto durante
dicho enfriamiento).
Tanto la extrusora como el inyector y el molde,
están dotados de medios para la evacuación forzada de vapores
desprendidos durante el proceso, disponiendo en total de un número
de salidas de vapor en cantidad de un 70 a un 80% superior al que
correspondería en el procesamiento de otro plástico no hidrosoluble
del mismo índice de fluidez y a las mismas temperaturas.
Para la inyección de una pieza hecha por
soplado, como por ejemplo una botella, el tipo de molde empleado es
diferente, sin embargo, los parámetros y características descritos
anteriormente para un molde de inyección, referentes a extracción
forzada de gases, temperaturas y tiempos de fraguado son igualmente
aplicables, existiendo diferencias únicamente a raíz de la dinámica
de funcionamiento del molde.
Concretamente, en un molde por soplado, el
inyector hace fluir verticalmente, a través de un cabezal extrusor,
un tubo de polietenol fundido a una temperatura de entre 170 y
250ºC, que secuencialmente se introduce en el interior del molde de
soplado abierto, el cual seguidamente se cierra quedando sellada la
parte inferior del cilindro de polietenol por la propia acción del
molde; después, se corta la parte superior el tubo de polietenol
fundido, efectuándose esta operación en caliente mediante una
resistencia eléctrica o dispositivo equivalente; entonces, se sopla
aire a presión por la parte superior abierta del tubo, con lo que
este se hincha y adopta la forma de las paredes del molde; por
último, se procede al enfriamiento controlado y desmoldeo tal como
se ha descrito anteriormente.
Con el objeto de ilustrar cuanto hasta ahora
hemos expuesto, se acompaña a la presente memoria descriptiva y
formando parte integrante de la misma, de un conjunto de dibujos en
los que se ha representado de manera simplificada y esquemática,
dos ejemplo de realización práctica del novedoso procedimiento.
La figura 1 muestra, un diagrama correspondiente
a un proceso según la invención para moldes de inyección.
La figura 2 muestra, un diagrama correspondiente
a un proceso según la invención para moldes de soplado.
Según el ejemplo de la figura 1, correspondiente
a una pieza realizada por inyección-moldeo, el
procedimiento requiere los siguientes elementos: extrusora (1),
inyector (2) y molde (3).
Para empezar, la granza de polietenol (4) se
vierte en una tolva (5) que la suministra a una extrusora (1)
dotada de medios para evacuación forzada de gases, con una
capacidad de evacuación de gases entre un 23% superior a la
convencional en un polímero no hidrosoluble.
El polietenol debe calentarse y alcanzar su
estado de fusión a una temperatura estable de 190ºC momento en que
adquiere un índice de fluidez de entre 11 gr./10 min.
A continuación la granza de polietenol, pasa a
un inyector (2), el cuál está dotado de un elemento calefactor (12)
para mantener estable su temperatura a 190ºC y un conjunto de
conducciones (6) de sección creciente y con una geometría
básicamente cónica, cuyo diámetro interior se halla
sobredimensionado un 20%, con respecto al convencionalmente
requerido para un polímero con índice de fluidez de entre 10 y 30
gr./10 min.
Por ultimo, el inyector vierte la granza de
polietenol fundida en un molde (3) a través de diferentes conductos
(7) permaneciendo en el molde un tiempo 5 veces superior al
necesario en el caso de otro polímero no hidrosoluble con el mismo
índice de fluidez. El desmoldeo final se realiza a 32ºC., para lo
cual el molde dispone de medios calefactores (13) que impiden que
su temperatura descienda de ese valor.
Tanto la extrusora (1) como el inyector (2) y el
molde (3), están dotados de medios para la evacuación forzada de
vapores desprendidos (8) durante el proceso, disponiendo en total
de un número de salidas de vapor (9) en cantidad de un 75% superior
al que correspondería en el procesamiento de otro plástico no
hidrosoluble del mismo índice de fluidez y a las mismas
temperaturas.
Según el ejemplo de la figura 2, correspondiente
a una pieza realizada por inyección-soplado, el
procedimiento requiere los siguientes elementos: extrusora (1),
inyector (2) y molde (3) y soplador (10).
Los dos primeros elementos del procedimiento,
extrusora (1) e inyector (2), son idénticos a los ya descritos en
el ejemplo anterior.
El inyector hace fluir verticalmente, un tubo de
polietenol fundido (11) a una temperatura de entre 190ºC, que
secuencialmente se introduce en el interior del molde de soplado
abierto (3), el cual seguidamente se cierra quedando sellada la
parte inferior del cilindro de polietenol por la propia acción del
molde (3); después, se corta la parte superior el tubo de polietenol
fundido, efectuándose esta operación en caliente mediante una
resistencia eléctrica; entonces, se inyecta aire a presión,
mediante un soplador (10), por la parte superior abierta del tubo,
con lo que este se hincha y adopta la forma de las paredes del
molde (3); por último, se procede al enfriamiento controlado y
desmoldeo tal como se ha descrito anteriormente.
Establecido el concepto expresado, se redacta a
continuación la nota de reivindicaciones, sintetizando así las
novedades que se desean reivindicar.
Claims (2)
1. Procedimiento para la inyección de piezas de
polietenol, del tipo empleado en la elaboración de piezas
hidrosolubles caracterizado esencialmente porque se parte de
una granza de polietenol (4) con un índice de fluidez comprendido
entre 10 y 30 gr/10 min, y con un grado de componentes volátiles
igual o inferior al 10%, la cual se vierte en una tolva o similar
(5), que la suministra a una extrusora de un solo husillo (1) dotada
de medios para evacuación forzada de gases (8) con una capacidad de
evacuación entre un 10% y un 50% superior a la convencional en un
polímero no hidrosoluble. El polietenol se calienta a una
temperatura de entre 170 y 250°C momento en que adquiere un índice
de fluidez de entre 10 y 30 gr./10 min. A continuación la pasta de
polietenol pasa a un inyector (2), el cuál está dotado de un
elemento calefactor (12) para mantener estable su temperatura entre
170 y 50°C y un conjunto de conducciones de sección creciente y con
una geometría básicamente cónica (6), cuyo diámetro interior se
halla sobredimensionado entre un 20% y un 40% con referencia a un
polímero no hidrosoluble con índice de fluidez de entre 10 y 30
gr./10 min. El inyector (2) introduce la granza de polietenol
fundida en un molde de inyección o de soplado (3), también
calefactado (13), donde se inicia un enfriado relentizado, siendo
el tiempo de permanencia en el molde del orden de 5 veces superior
al necesario en el caso de otro polímero no hidrosoluble con el
mismo índice de fluidez. Finalmente el desmoldeo se efectúa a una
temperatura de entre 25 y 35°C.
2. Procedimiento para la inyección de piezas de
polietenol según reivindicación anterior, caracterizado
porque tanto la extrusora (1) como el inyector (2) y el molde (3),
están dotados de medios para la evacuación forzada de vapores
desprendidos durante el proceso (8), disponiendo en total de un
número de salidas de vapor en cantidad de un 70 a un 80% superior al
que correspondería en el procesamiento de otro plástico no
hidrosoluble del mismo índice de fluidez y a las mismas
temperaturas.
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