ES2351841B1 - Procedimiento para la elaboración de una granza de polietenol de alta fluidez y granza de polietenol. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la elaboración de una granza
de polietenol del alta fluidez y granza de polietenol.
Procedimiento para la elaboración de una granza
de polietenol de alta fluidez en el que en un primer paso, se
procede efectuando una mezcla de resina de polieteneol (1), un
plastificante (2) y una carga (3) en una turbomezladora (4), siendo
la mezcla sometida a un proceso térmico en el que, en un principio,
se produce un choque térmico controlado entre la resina de
polietenol (1) y la turbomezcladora (4) y seguidamente se eleva la
temperatura del reactor, y en un segundo paso se procede a la
extrusión de esa mezcla en una extrusora de doble husillo (5) con
medios de evacuación forzada de gases (6) sobredimensionados, donde,
en la fase de fusión, alcanzará un grado de fluidez de entre 10 y 30
gr/10 min, siendo en ese momento extruida y seguidamente cortada en
caliente para producir la granza (8).
Description
Procedimiento para la elaboración de una granza
de polietenol del alta fluidez y granza de polietenol.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la elaboración de una granza de polietenol de
alta fluidez, apropiada para la realización de piezas hidrosolubles
por moldeo y soplado, y la granza obtenida.
Una de las propiedades que se le atribuyen
tradicionalmente a los plásticos es la de su comportamiento
hidrófugo, es decir, su impermeabilidad e insolubilidad en agua.
Pero, existen plásticos capaces de disolverse en agua como es el
caso del polietenol.
Este material tiene la propiedad de, en
determinadas condiciones, disolverse en agua, lo que le hace útil en
algunas aplicaciones.
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 de polietanoato
se hidrolizan en condiciones estándar en metanol, quedando grupos
hidroxilo en la cadena y desprendiéndose acetato de metilo. Así se
obtiene polietenol.
Esta reacción química se puede controlar de
forma bastante precisa para hidrolizar un % deseado de grupos
acetato (grado de hidrólisis).
El nuevo polímero tiene una estructura muy
parecida a la del polietileno. 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.
Las granzas conocidas de este polímero presentan
un índice de fluidez de entre 2 y 7 gr./10 min en su fase plástica,
por lo que solo son válidas para técnicas de conformado por
extrusión y extrusión-soplado, pudiéndose realizar
con ellas películas finas y/o bandas tubulares.
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.
Otras aplicaciones interesantes del polietenol
es la obtención de hilo quirúrgico que es utilizado para suturas en
cirugía. Se utilizan distintos tipos de hilos con diferentes grados
de solubilidad, en función de la rapidez con la que se quiere que se
disuelva. Ejemplo de esta aplicación se describe en la
patente
E88113740.
E88113740.
Sin embargo, todas estas granzas presentan, en
general, un serio inconveniente: es prácticamente imposible
utilizarlas con técnicas de inyección debido a su bajo índice de
fluidez.
En términos generales, la presente invención se
refiere a un procedimiento para la elaboración de una granza de
polietenol con un índice de fluidez de entre 10 y 30 gr/10 min en su
estado plástico. Este grado de fluidez permite utilizar
posteriormente esta granza en procesos de moldeo por inyección y/o
soplado por inyección, imposibles de realizar con los valores de
fluidez de las granzas convencionales de polietenol, para la
obtención de distintos productos solubles en agua.
Para la obtención de la granza, es realizado un
compound o mezcla en una turbomezcladora, a partir de resina de
polietenol, preferiblemente en polvo, independientemente de su grado
de hidrólisis, al menos un plastificante, como por ejemplo
propanotriol, y al menos una carga o aditivo, por ejemplo de
estearato cálcico, sílice o "irganox", en donde la mezcla es
sometida a un proceso térmico en el que, en un principio, se produce
un choque térmico controlado entre la resina de polietenol y la
turbomezcladora; concretamente, la resina de polietenol tras su
vertido en la turbomezcladora, es precalentada hasta alcanzar una
temperatura de entre 10ºC y 75ºC, para lo cual, la temperatura de
arranque de la turbomezcladora ha de situarse entre 10ºC y 75ºC.
Tras este choque térmico controlado inicial,
continúa el proceso añadiendo el resto de componentes de la mezcla,
bien a la vez o por fases, y elevándose la temperatura del reactor
hasta alcanzar un valor de entre 100 y 168ºC, durante un periodo de
tiempo no inferior a 10 minutos.
El compound o mezcla así obtenido, es
introducido en una extrusora de doble 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, dado que el polietenol en su fase plástica
genera un volumen de vapor entre un 3 y un 8% superior al de un
polímero convencional no soluble en agua.
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 del
compound o mezcla durante su extrusión, con diferentes distancias y
profundidades entre los alabes a lo largo del husillo. Esta
geometría específica con la que se diseña el husillo está
íntimamente relacionada con el tiempo de permanencia de la granza
fundida en la máquina. Este tiempo de permanencia es un parámetro
crítico, ya que la granza no se funde totalmente o se degrada si
este tiempo es menor o mayor del específico para cada material,
respectivamente.
Una vez fundido el compound, el material
extruído es cortado en caliente para producir la granza, la cuál
tras su período de enfriamiento, ha de presentar un porcentaje de
componentes volátiles inferior al 10%.
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, un
ejemplo de realización práctica únicamente explicativo aunque no
limitativo, de la invención.
La figura 1 muestra, de forma resumida y
esquemática, el procedimiento para elaboración de granza.
En las figuras que acompañan a la presente
memoria se describe, a modo de ejemplo, un caso práctico de
realización del procedimiento objeto de la
misma.
misma.
La presente invención consisten en el
procedimiento de elaboración de una granza en base de polietenol
apropiada para la realización de piezas hidrosolubles por moldeo y
soplado; en un primer paso, se procede a efectuar una mezcla
concretamente en una turbomezcladora (4) a partir de un 80% de
resina de polietenol (1), preferiblemente en polvo, un 15% de un
plastificante, por ejemplo propanotriol (2) y un 5% de carga o
aditivo, por ejemplo "irganox" (3), siendo esta mezcla sometida
a un proceso térmico en el que, en primer lugar, se produce un
choque térmico controlado entre la resina de polietenol (1) en polvo
y la turbomezcladora (4), vertiéndose la resina a temperatura
ambiente, en la turbomezcladora (4) cuyo vaso se halla a una
temperatura de arranque de 35ºC y manteniéndola en el mismo hasta
alcanzar
35ºC.
35ºC.
Una vez que el polvo de polietenol ha alcanzado
los 35ºC, prosigue el proceso con la incorporación al vaso de la
turbomezcladora del resto de componentes, (15% de propanotriol y 5%
de "irganox"), elevándose entonces la temperatura de la
turbomezcladora (4) hasta alcanzar un valor de 160ºC, durante un
periodo de tiempo de 12 minutos. La incorporación a la
turbomezcladora de los demás componentes puede realizarse en fases o
a la vez.
La mezcla así obtenida, es introducida en una
extrusora de doble husillo (5), dotada de medios para evacuación
forzada de gases (6) donde se ha previsto un único conducto de
salida de gases (7). La geometría de husillos presenta puntos de
cizalla y zonas de machaque agresivos, de manera que tras alcanzar
en la fase de fusión del polímero un grado de fluidez de 11 gr/10
min, el material extruído es cortado en caliente para producir la
granza (8), la cuál tras su período de enfriamiento, presenta un
grado de componentes volátiles de un 0,68%.
Claims (4)
1. Procedimiento para la elaboración de una
granza de polietenol apropiada para la realización de piezas por
moldeo y soplado, del tipo en el que, en un primer paso, se procede
a efectuar una mezcla de resina de polietenol (1), al menos un
plastificante (2) y al menos una carga o aditivo (3) en un reactor,
y en un segundo paso se procede a la extrusión de esa mezcla en una
extrusora (5), caracterizado porque la mezcla es realizada
concretamente en una turbomezcladora (4) a partir de resina de
polietenol (1), el al menos un plastificante y al menos una carga,
siendo esta mezcla sometida a un proceso térmico en el que, en
primer lugar, se produce un choque térmico controlado entre la
resina de polietenol (1) y la turbomezcladora (4), donde la resina
de polietenol, tras su vertido en la turbomezcladora, es
precalentada hasta alcanzar una temperatura de entre 10ºC y 75ºC,
para lo cual, la temperatura de arranque de la turbomezcladora ha de
situarse entre 10ºC y 75ºC, y tras este choque térmico inicial,
continúa el proceso añadiendo el resto de componentes de la mezcla,
elevándose la temperatura del reactor hasta alcanzar un valor de
entre 100 y 168ºC durante un periodo de tiempo no inferior a 10
minutos, para posteriormente introducir la mezcla así obtenida, en
una extrusora de doble husillo (5) dotada de medios para evacuación
forzada de gases (6), cuya geometría de husillos presenta puntos de
cizalla y zonas de machaque agresivos, para alcanzar en la fase de
fusión del polímero un grado de fluidez de entre 10 y 30 gr/10 min,
siendo en ese momento extruído y seguidamente cortado en caliente
para producir la granza (8), que posteriormente es enfriada.
2. Procedimiento para la elaboración de una
granza de polietenol según reivindicación anterior,
caracterizado porque la capacidad de evacuación de gases de
los conductos de salida de gases (7) previstos en la extrusora de
doble husillo (5), es entre un 10% y un 50% superior al establecido
para un polímero no hidrosoluble con el mismo grado de fluidez.
3. Granza de polietenol compuesta por una resina
de polietenol, al menos un plastificante y al menos una carga o
aditivo, caracterizada porque presenta fundida un grado de
fluidez de entre 10 y 30 gr/10 min.
4. Granza, según reivindicación 3,
caracterizada porque la granza presenta un porcentaje de
componentes volátiles inferior al 10%.
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FG2A | Definitive protection |
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