ES2199246T3 - Metodo para fabricar goma de mascar base. - Google Patents

Abstract

LA INVENCION ACTUAL PROPORCIONA UN PROCESO CONTINUO DE FABRICACION DE UNA BASE DE CHICLE QUE PROPORCIONA UN METODO PARA ENFRIAR AL MENOS CIERTAS SECCIONES DE LA AMASADORA (EXTRUSIONADORA) EN UNA FORMA EFICIENTE EN EL USO DE ENERGIA Y EFECTIVA EN EL COSTE. EN UN MODELO, LA INVENCION ACTUAL PROPORCIONA EN SU EXTREMO UN METODO DE COMPOSICION CONTINUA DE UNA BASE DE CHICLE EN UN EXTRUSIONADOR QUE COMPRENDE LOS SIGUIENTES PASOS: ALIMENTACION DENTRO LA EXTRUSIONADORA DE LOS COMPONENTES NECESARIOS PARA CREAR UNA BASE DE CHICLE DESEADA; Y ADICION A LA EXTRUSIONADORA, EN UNA POSICION DESEADA, DE UN COMPONENTE DE BASE DE CHICLE, A TEMPERATURA AMBIENTE, QUE TIENE UNA CAPACIDAD TERMICA SUFICIENTE PARA ENFRIAR AL MENOS UNA PORCION DE LOS CONTENIDOS DE LA EXTRUSIONADORA HASTA UNA TEMPERATURA DESEADA.

Description

Método para fabricar goma de mascar base.

La presente invención se refiere a un procedimiento en continuo para fabricar gomas de mascar base.

Una típica goma de mascar base incluye uno o más elastómeros, uno o más materiales de carga, uno o más disolventes de elastómero, plastificantes y polímeros plásticos opcionales, ceras, emulsionantes y colorantes diversos, saborizantes y antioxidantes. Debido, principalmente, a la dificultad para fundir y dispersar homogéneamente los elastómeros entre los demás ingredientes de la goma base, típicamente, la fabricación de goma base ha sido un procedimiento por tandas laborioso y que precisa tiempo. Por ejemplo, un procedimiento convencional tal usa un mezclador por tandas de cuchillas Sigma, que tiene una relación de velocidad de cuchillas frontales a traseras de aproximadamente 2:1, y una temperatura de mezcladura de aproximadamente 80-120ºC.

En este procedimiento convencional, en el mezclador de cuchillas Sigma calentado se añaden las porciones iniciales de elastómero, disolvente de elastómero y material de carga y se mezclan hasta que el elastómero se funde o vidria y se mezcla completamente con el plastificante y los materiales de carga. Luego, se añaden secuencialmente las restantes porciones de elastómero, disolvente de elastómero, plastificante, materiales de carga, emulsionantes y otros ingredientes, de modo gradual, a menudo con suficiente tiempo para que cada adición gradual se llegue a mezclar completamente antes de añadir más ingredientes. Dependiendo de la composición de las gomas de mascar base y, en particular, de la cantidad y tipo de elastómero, se puede requerir una paciencia considerable para asegurar que cada ingrediente se ha llegado a mezclar completamente. En resumen, para fabricar una tanda de goma de mascar base usando un mezclador de cuchillas Sigma convencional se puede requerir cualquier tiempo de mezcladura, desde una a cuatro horas.

Después de la mezcladura, la tanda de goma base fundida se debe vaciar del mezclador en cazoletas revestidas o recubiertas, o bombear a otro equipo tal como un tanque de retención o un dispositivo de filtración; luego extrudir o colar en modelos, y dejar enfriar y solidificar, antes de estar preparada para uso como goma de mascar. Este tratamiento y enfriamiento adicional requiere incluso más tiempo.

Se han emprendido varios esfuerzos para intentar simplificar y reducir el tiempo requerido para la fabricación de goma base. La publicación de patente europea Nº 0273809, a nombre de General Foods France, describe un procedimiento para fabricar una goma de mascar base no adhesiva mediante mezclar entre sí en un laminador continuo componentes elastómeros y de carga, para formar una premezcla no adhesiva, dividir la premezcla en fragmentos, y mezclar entre sí en un mezclador de polvos los fragmentos de la premezcla y al menos otro componente de goma base no adhesivo. Alternativamente, los fragmentos de premezcla y otros componentes básicos se pueden añadir a un extrusor, junto con otros componentes de goma de mascar, para realizar la fabricación directa de goma de mascar.

La publicación de patente francesa Nº 2635441, también a nombre de General Foods France, describe un procedimiento para fabricar un concentrado de goma de mascar base usando un extrusor con doble tornillo. El concentrado se prepara mediante mezclar en las proporciones deseadas elastómeros de peso molecular alto y plastificantes, y alimentarlos al extrusor. Los materiales de carga minerales se añaden al extrusor aguas abajo de la entrada de alimentación de la mezcla de elastómero/plastificante. El concentrado de goma base resultante tiene un alto nivel de elastómeros. Luego, el concentrado se puede mezclar con los otros ingredientes de la goma base para proporcionar una goma base completa.

La patente de EE.UU. Nº 4.968.511, expedida a D'Amelia et al., describe que la goma de mascar se puede fabricar directamente en un procedimiento de amasadura en una etapa (sin fabricar una goma base intermedia) si se usa como porción de elastómero algunos polímeros vinílicos.

La patente de EE.UU. Nº 4.187.320, expedida a Koch et al., describe un procedimiento en tres etapas para fabricar una goma de mascar base en un caldero mezclador.

La patente de EE.UU. Nº 4.305.962, expedida a del Angel, describe un procedimiento para fabricar una mezcla madre de elastómero/resina como precursor de una goma base.

La patente de EE.UU. Nº 4.459.311, expedida a DeTora et al., describe la fabricación de goma base usando dos mezcladores separados -un mezclador de alta intensidad para plastificar previamente el elastómero en presencia de un material de carga, seguido por un mezclador de intensidad media para mezclar entre sí finalmente todos los componentes de la goma base.

Varias publicaciones describen que para fabricar un producto de goma de mascar se puede usar un extrusor continuo, después de que se ha usado previamente un procedimiento separado para fabricar la goma de mascar base. Estas publicaciones incluyen la patente de EE.UU. Nº 5.135.760, expedida a Degady et al.; la patente de EE.UU. Nº 5.045.325, expedida a Lesko et al.; y la patente de EE.UU. Nº 4.555.407, expedida a Kramer et al.

A pesar de los anteriores esfuerzos descritos antes, hay necesidad y deseo en la industria de goma de mascar de un procedimiento en continuo que se pueda usar, efectiva y eficientemente, para fabricar una variedad de gomas de mascar base completas sin limitar el tipo o calidad del elastómero empleado, y sin requerir mezcladura previa u otros tratamientos previos del elastómero.

Uno de los problemas encontrados con el uso de extrusores, o mezcladores similares, para fabricar una goma de mascar base se debe a dificultades con el intercambio de calor. Con el fin de mezclarse con otros ingredientes, algunos ingredientes de la goma se deben calentar a temperaturas relativamente altas. Estas temperaturas pueden ser más altas que las deseadas para otras áreas del dispositivo de mezcladura.

Adicionalmente, la cortadura mecánica que se requiere durante tal mezcladura también calentará el mezclador y el producto contenido allí dentro. Este calor producido, en al menos algunas secciones del extrusor, no es necesario aguas abajo y puede ser perjudicial. Por ejemplo, temperaturas de 180ºC y mayores pueden ser muy dañinas para al menos algunos ingredientes de la goma base. Sin embargo, es problemático disipar el calor en el extrusor.

Compendio de la invención

La presente invención proporciona un procedimiento en continuo de fabricación de goma de mascar base, que proporciona un método para enfriar los componentes contenidos en al menos ciertas secciones del mezclador (extrusor), de una manera efectiva en coste y energéticamente eficiente.

Con este fin, la presente invención proporciona un método en continuo para amasar una goma de mascar base en un extrusor, que comprende las etapas de: alimentar al extrusor los componentes necesarios para crear una goma base deseada; añadir al extrusor, en una localización deseada, un componente térmico de goma base, esto es poli(acetato de vinilo), a temperatura ambiente, que tiene un calor específico suficiente para enfriar a la temperatura deseada al menos una porción del contenido del extrusor.

En una realización, el componente de la goma base se añade en cantidad suficiente para que comprenda al menos 10% de una goma base resultante que se crea.

En una realización, el extrusor incluye al menos una zona de mezcladura distributiva y una zona de mezcladura dispersiva.

En una realización, un elastómero y un material de carga se alimentan al extrusor antes que otros componentes de la goma de mascar base.

En una realización, el extrusor incluye una primera zona de mezcladura dispersiva y el componente de goma base se añade dentro de la primera zona de mezcladura dispersiva.

En una realización, el extrusor es un mezclador de alta eficiencia.

En una realización, el extrusor incluye un mezclador de cuchillas y dientes.

En una realización adicional, se proporciona un procedimiento para fabricar goma de mascar base que comprende las etapas de: añadir un elastómero y material de carga a un extrusor para producir en continuo goma base; añadir un poli(acetato de vinilo) que tiene una temperatura de transición vítrea menor que la temperatura del elastómero y material de carga en el extrusor, pero mayor que la temperatura del componente cuando se añade al extrusor; y crear en continuo una goma base.

En otra realización, se proporciona un método para producir goma base en un extrusor que comprende las etapas de: añadir a un extrusor, que incluye al menos una primera y segunda zona de mezcladura, los ingredientes necesarios para fabricar una goma base deseada; añadir al extrusor poli(acetato de vinilo) a una temperatura que no sea mayor que la temperatura ambiente; y crear en continuo una goma base.

En otra realización, se proporciona un procedimiento para producir en continuo una goma de mascar base usando un único extrusor, que comprende las etapas de: añadir en un mezclador continuo un elastómero y un material de carga; añadir al mezclador continuo, en estado sólido, poli(acetato de vinilo); y descargar del mezclador una goma de mascar base resultante.

El método de la presente invención es adecuado para el uso con cualquier elastómero de goma base convencional, en cualquier cantidad convencional, sin requerir mezcladura previa o tratamiento previo del elastómero con cualquier otro ingrediente. Por ejemplo, la presente invención se puede usar para la fabricación en continuo de una amplia variedad de gomas base que incluye muchos o todos de los siguientes componentes, en los porcentajes siguientes:

\newpage

\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+\hfil#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
  Componente  \+  Intervalo (% en peso) \cr 
Elastómero(s) \+ 5,0-95\cr 
Disolvente(s) de elastómero \+ 0-50\cr 
Plastificante(s) \+ 0-75\cr  Cera(s)
\+ 0-30\cr  Emulsionante(s) \+
0,5-40\cr  Material(es) de carga \+
1,0-65\cr  Colorante(s)/saborizante(s)
\+
0-3,0\cr}

La presente invención tiene varios aspectos diferentes, que se pueden emplear juntos, separadamente, o en cualquier combinación. Todos estos aspectos se pueden realizar juntos, en secuencia, o usando un único procedimiento de mezcladura en continuo, por ejemplo, en un extrusor con doble tornillo.

En un aspecto del método, el elastómero, disolvente de elastómero y material de carga se mezclan entre sí en continuo bajo condiciones de mezcladura altamente dispersiva. Por "mezcladura altamente dispersiva" se quiere decir que el elastómero, disolvente de elastómero y material de carga se rompen en partículas, gotitas o "dominios" muy pequeños que se llegan a dispersar fácilmente entre sí y que más tarde se pueden distribuir, sustancialmente de manera homogénea, entre los otros ingredientes de la goma base. Esta etapa de mezcladura dispersiva se puede entender como una etapa de desenredado y "rotura" para los componentes de la goma base que son más difíciles de dispersar. Para este propósito se usan elementos mezcladores especiales, como se comenta más adelante.

En un aspecto del método, los ingredientes de la goma de mascar base se añaden al extrusor continuo secuencialmente, en diferentes situaciones, en un orden que corresponde aproximadamente a un orden decreciente de la viscosidad. Los ingredientes de goma de mascar base de viscosidad relativamente alta (por ejemplo, la mayoría de los elastómeros) se añaden al primer extrusor con el material de carga y el disolvente de elastómero, en una localización aguas arriba, y se mezclan entre sí. El material de carga y el disolvente de elastómero ayudan a dispersar el elastómero. En una realización, los ingredientes de la goma base de viscosidad intermedia [por ejemplo, poli(acetato de vinilo), elastómeros de peso molecular bajo y disolventes de elastómero] se añaden al segundo extrusor, en una localización intermedia, y se mezclan con los ingredientes de viscosidad alta añadidos previamente. Los ingredientes de goma base de viscosidad relativamente baja (por ejemplo, aceites, grasas y ceras) se añaden al tercer extrusor, en una localización aguas abajo, y se mezclan con los ingredientes de viscosidad intermedia añadidos previamente.

En un aspecto del método, el elastómero, disolvente de elastómero, material de carga, ingredientes de viscosidad intermedia [por ejemplo, poli(acetato de vinilo)] y, opcionalmente, ingredientes de viscosidad baja (por ejemplo, grasas, aceites y ceras) se mezclan entre sí en continuo bajo condiciones de mezcladura altamente distributiva. Por "mezcladura altamente distributiva" se quiere decir que los ingredientes se diseminan o "distribuyen" entre sí para formar una mezcla de goma de mascar base sustancialmente homogénea. A modo de analogía, la etapa de "mezcladura dispersiva", descrita antes, origina que el elastómero, usando el material de carga como un adyuvante de tratamiento para la mezcladura dispersiva, sea "roto" en partículas, gotitas o dominios muy pequeños. La etapa de "mezcladura distributiva", que además se produce aguas abajo en el procedimiento continuo, origina que estas partículas, gotitas o dominios muy pequeños lleguen a distribuirse uniformemente entre los restantes ingredientes de la goma base.

En un aspecto del método, durante el proceso de extrusión se pueden separar en continuo los componentes volátiles de la mezcla de goma base. Estos componentes volátiles incluyen productos de degradación indeseables; por ejemplo, elastómero, disolvente de elastómero o plastificante degradados, que se producen en pequeñas cantidades en el proceso de mezcladura. La separación de los componentes volátiles ayuda a eliminar anormalidades indeseables del saborizante de la goma de mascar base. Esto se puede realizar, por ejemplo, mediante la creación de un vacío en el extrusor en situaciones seleccionadas. Si los productos de degradación no se separan periódicamente y se les permite mezclar con los ingredientes básicos, llega a ser muy difícil separarlos de la goma base.

En un aspecto del método, algunos ingredientes se pueden inyectar en estado líquido a presión, usando una bomba. El estado líquido se puede conseguir mediante fusión previa de un ingrediente tal como cera, o mediante disminución de la viscosidad de una grasa o aceite, usando uno o más tanques de alimentación calentados. La inyección de un líquido a presión puede facilitar una dosificación más precisa y una mejor mezcladura y distribución de algunos ingredientes de viscosidad baja y media.

La invención tiene numerosas ventajas. Primero, la goma de mascar base se produce en un procedimiento en continuo. Si se desea, la producción se puede usar para suministrar una línea de producción en continuo de goma de mascar. Segundo, se reduce de horas a minutos el tiempo medio de residencia para los ingredientes de la goma base. Tercero, toda las etapas de adición y amasadura necesarias se pueden realizar secuencialmente usando un único aparato mezclador continuo. Cuarto, la realización preferida proporciona un método energéticamente eficiente para reducir la temperatura del extrusor en algunas situaciones en el proceso de mezcladura. Quinto, la invención es efectiva para un amplio intervalo de composiciones de goma base, incluyendo diferentes elastómeros y porcentajes de elastómero de goma base, sin requerir mezcladura previa u otro tratamiento previo de los elastómeros. Sexto, la goma base se puede producir bajo demanda, eliminando el control de existencias de base terminada. Esto permite una máxima flexibilidad para reaccionar a las demandas del mercado y los cambios de fórmula.

Las anteriores y otras características y ventajas de la invención llegarán a ser evidentes posteriormente a partir de la siguiente descripción detallada de las realizaciones preferidas actualmente, leída en unión con los ejemplos y dibujos que se acompañan.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 representa una representación esquemática de un extrusor con doble tornillo dispuesto para uso en la práctica de la presente invención.

La Figura 2 representa un conjunto de discos cortantes usados en el extrusor de la Figura 1.

La Figura 3 representa un conjunto de elementos dentados usados en el extrusor de la Figura 1.

La Figura 4 representa un conjunto de discos amasadores usados en el extrusor de la Figura 1.

La Figura 5 representa una pluralidad de discos amasadores, dispuestos de manera helicoidal, para formar bloques amasadores.

Las Figuras 6a-e representa unas representaciones esquemáticas de ingredientes de goma base durante el proceso de mezcladura.

La Figura 7 representa un gráfico de un calorímetro de exploración diferencial de la capacidad calorífica frente a la temperatura del poli(acetato de vinilo) de peso molecular bajo.

La Figura 8 representa una aproximación de las temperaturas del material en un extrusor como se comenta en el Ejemplo 5.

Descripción detallada de los dibujos y realizaciones preferidas de la invención

La presente invención proporciona métodos mejorados para producir en continuo goma base. De acuerdo con el método, se añade al extrusor, en suficiente volumen, poli(acetato de vinilo) que tiene un calor específico suficiente, para enfriar al menos algunas secciones del extrusor. Preferiblemente, para enfriar los ingredientes en el extrusor, en una cierta sección del extrusor se añade al extrusor un componente que tiene una temperatura de transición vítrea que es menor que la temperatura de algunos ingredientes.

Debido a su calor específico, el componente disipa el calor y reduce la temperatura de los ingredientes en el extrusor. Esto evita temperaturas en el extrusor que degradarían y dañarían los ingredientes básicos, y proporciona un procedimiento energéticamente eficiente. En una realización preferida, el componente es poli(acetato de vinilo) que, preferiblemente, se añade a una temperatura que no es mayor que la temperatura ambiente.

La goma de mascar base fabricada mediante el procedimiento de la presente invención se puede preparar mediante métodos convencionales como gomas de mascar convencionales, incluido el chicle de globo,. Los detalles de tales gomas de mascar y los métodos de producción son bien conocidos y por lo tanto no se repiten aquí con detalle. Desde luego, la goma de mascar especializada, tal como goma de mascar no adhesiva y chicle de globo, usará fórmulas e ingredientes de goma base especializados. Sin embargo, esos ingredientes de goma base se pueden combinar usando los procedimientos descritos aquí.

En general, una composición de goma de mascar típicamente comprende una porción de voluminosidad soluble en agua, una porción de goma base masticable insoluble en agua y, típicamente, agentes saborizantes insolubles en agua. La porción soluble en agua se disipa con una porción del agente saborizante durante la masticación en un periodo de tiempo. La porción de goma base se retiene en la boca por medio de la masticación.

La porción soluble en agua de la goma de mascar puede incluir ablandadores, edulcorantes de voluminosidad, edulcorantes de alta intensidad, agentes saborizantes y sus combinaciones. Los ablandadores se añaden a la goma de mascar con el fin de optimizar la masticabilidad y sensación gustativa de la goma. Los ablandadores, que también son conocidos como plastificantes o agentes plastificantes, generalmente constituyen entre aproximadamente 0,5-15% en peso de la goma de mascar. Los ablandadores pueden incluir glicerina, lecitina, y sus combinaciones. En goma de mascar, también se pueden usar como ablandadores y agentes aglutinantes soluciones edulcorantes acuosas, tales como las que contienen sorbitol, hidrolisatos de almidón hidrogenados, jarabe de maíz y sus combinaciones.

Los edulcorantes de voluminosidad constituyen entre 5-95% en peso de la goma de mascar, más típicamente 20-80% en peso de la goma de mascar y lo más comúnmente 30-60% en peso de la goma de mascar. Los edulcorantes de voluminosidad pueden incluir tanto edulcorantes y componentes azucarados como sin azúcar. Los edulcorantes azucarados pueden incluir un sacárido que contiene componentes que incluyen, pero no se limitan a ello, sacarosa, dextrosa, maltosa, dextrina, azúcar invertido seco, fructosa, levulosa, galactosa, sólidos de jarabe de maíz, y similares, solos o en combinación. Los edulcorantes sin azúcar incluyen componentes con características edulcorantes pero carecen de los azúcares conocidos comúnmente. Los edulcorantes sin azúcar incluyen, pero no se limitan a ello, alcoholes azúcares tales como sorbitol, manitol, xilitol, hidrolisatos de almidón hidrogenados, maltitol, y similares, solos o en combinación.

Los edulcorantes de alta intensidad también pueden estar presentes y comúnmente se usan con edulcorantes sin azúcar. Cuando se usan, los edulcorantes de alta intensidad típicamente constituyen entre 0,001-5% en peso de la goma de mascar, preferiblemente entre 0,01-1% en peso de la goma de mascar. Típicamente, los edulcorantes de alta intensidad son al menos 20 veces más dulces que la sacarosa. Estos pueden incluir, pero no se limitan a ello, sacarosa, aspartama, sales de acesulfama, alitama, sacarina y sus sales, ácido ciclámico y sus sales, glicirricina, dihidrocalconas, taumatin, monellin, y similares, solos o en combinación.

En goma de mascar, se pueden usar combinaciones de edulcorantes azucarados y/o sin azúcar. El edulcorante también puede funcionar en la goma de mascar, por completo o en parte, como un agente de voluminosidad soluble en agua. Adicionalmente, el ablandador también puede proporcionar dulzor adicional, tal como con azúcar acuosa o soluciones de alditol.

Generalmente, en la goma de mascar los agentes saborizantes deben estar presentes en una cantidad dentro del intervalo de 0,1-15% en peso de la goma de mascar, preferiblemente entre 0,2-5% en peso de la goma de mascar, lo más preferiblemente entre 0,5-3% en peso de la goma de mascar. Los agentes saborizantes pueden incluir aceites esenciales, saborizantes sintéticos o sus mezclas, que incluyen, pero no se limitan a ello, aceites derivados de plantas y frutos, tales como aceites cítricos, esencias frutales, aceite de menta, aceite de menta verde, otros aceites de menta, aceite de clavo, aceite de gualteria, anís y similares. También se pueden usar agentes y componentes saborizantes artificiales. Los agentes saborizantes naturales y artificiales se pueden combinar de cualquier modo sensorialmente aceptable.

En la goma de mascar también se pueden incluir ingredientes opcionales, tales como colorantes, emulsionantes, agentes farmacéuticos y agentes saborizantes adicionales.

Generalmente, la goma base insoluble comprende elastómeros, disolventes de elastómero, plastificantes, ceras, emulsionantes y materiales inorgánicos de carga. De acuerdo con la presente invención, preferiblemente se incluyen polímeros plásticos, tales como poli(acetato de vinilo), que se comportan algún tanto como plastificantes. Los elastómeros pueden incluir poli(isobutileno), caucho butilo (copolímero de isobutileno-isopreno) y caucho de estireno y butadieno, así como latices naturales, tales como chicle. Los disolventes de elastómero son a menudo resinas, tales como resinas terpénicas y gomas de éster. Típicamente, los plastificantes son grasas y aceites, que incluyen sebo, aceites vegetales hidrogenados y parcialmente hidrogenados, y mantequilla de cacao. Las ceras comúnmente empleadas incluyen parafina, y ceras microcristalinas y naturales, tales como cera de abejas y carnauba.

Típicamente, la goma base también incluye un componente de carga. El componente de carga puede ser carbonato cálcico, carbonato magnésico, talco, fosfato dicálcico o similares. El material de carga puede constituir entre 5 y 60% en peso de la goma base. Preferiblemente, el material de carga constituye 5 a 50% en peso de la goma base.

Los emulsionantes, que a veces también tienen propiedades plastificantes, incluyen monoestearato de glicerol, lecitina y triacetato de glicerol. Además, las gomas base también pueden contener ingredientes opcionales, tales como antioxidantes, colorantes y saborizantes.

La goma base insoluble puede constituir entre 5 y 80% en peso de la goma. Más típicamente, la goma base insoluble constituye entre 10 y 50% en peso de la goma y lo más a menudo 20 a 35% en peso de la goma.

De acuerdo con la presente invención, la goma base se fabrica en un procedimiento continuo, preferiblemente usando un extrusor único. En una realización preferida, la goma base se fabrica usando al menos dos zonas de mezcladura.

En una realización, la presente invención se lleva a cabo en un extrusor con doble tornillo, tal como se describe esquemáticamente en la Figura 1. El extrusor con doble tornillo se dispone con varias situaciones de entrada de alimentación diferentes, donde se pueden añadir los ingredientes de la goma de mascar base. Los tornillos dentro del tambor del extrusor están equipados con diferentes tipos de elementos a lo largo de la longitud de los tornillos. A veces se hace referencia a las diferentes secciones como secciones de tratamiento, y se describen por el tipo de elementos empleados en las secciones. Típicamente, el tambor del extrusor está dividido en regiones que se pueden calentar o enfriar independientemente de otras regiones. Normalmente, estas regiones de calentamiento coinciden con secciones de tratamiento, dependiendo de las longitudes de las secciones de la zona del tambor y de los elementos en las secciones de tratamiento.

Mientras que los diferentes fabricantes de equipos fabrican diferentes tipos de elementos, los tipos más comunes de elementos incluyen elementos de transporte, elementos de compresión, elementos inversores y elementos homogenizadores, tales como discos cortantes y elementos dentados, y discos y bloques amasadores. Generalmente, los elementos de transporte tienen listones espirales a lo largo de los elementos con amplios huecos entre los listones. Estos elementos se usan en las secciones de entrada de alimentación para mover rápidamente el material en el cuerpo del extrusor. Los elementos de compresión tienen listones con un paso que se estrecha conforme el material se mueve a lo largo de los listones. Esto da como resultado una compresión y una presión alta en la dirección de avance, que se requiere para forzar el material aguas abajo y a través de otros elementos. Los elementos inversores tienen listones con el ángulo opuesto a los de los elementos de transporte. Los listones giran en una dirección que fuerza al material aguas arriba. Estos elementos proporcionan una contrapresión alta y un ligero movimiento hacia abajo del material a través del extrusor. Desde luego, el material extrudido aún sigue un camino opuesto a los listones para moverse aguas abajo a través de los elementos inversores. Con un resultado similar se puede realizar una disposición helicoidal inversora de bloques amasadores.

Los discos cortantes, como su nombre implica, imparten altas fuerzas de cortadura sobre el material en el extrusor, lo que da como resultado una mezcladura altamente dispersiva. En un extrusor con doble tornillo, los discos cortantes enfrente unos de otros de los dos tornillos diferentes tienen elementos de disco/ranura ajustados, como se representa en la Figura 2. Los elementos dentados, como se representa en la Figura 3, tienen dientes similares a engranajes que se oponen a un eje separador cilíndrico en el otro tornillo. Los elementos dentados imparten una mezcladura altamente distributiva. A menudo, los elementos dentados se fabrican en conjuntos machihembrados, con una porción de eje cilíndrico y una porción dentada como una unidad. Los discos amasadores, como se muestra en la Figura 4, tienen una forma elíptica, y producen una acción de amasadura en el material que pasa a través del extrusor. A menudo, se situará una pluralidad de discos amasadores cerca uno de otro, en una disposición helicoidal, como se muestra en la Figura 5, referida como bloques amasadores.

También se puede realizar la mezcladura altamente distributiva usando elementos de transporte inversores que tienen porciones de los listones que faltan para permitir un flujo contrario a la dirección de la compresión. Estas porciones que faltan se pueden distribuir como un surco a través de los listones cortados en paralelo a la longitud del elemento. Bloques amasadores seguidos por elementos de transporte inversores, para crear una contrapresión alta, también producen mezcladura altamente distributiva.

Estos elementos, y otros elementos útiles en extrusores con doble tornillo, son bien conocidos en la técnica y están disponibles comercialmente. A menudo, los elementos se diseñan específicamente para los diferentes tipos de extrusores con doble tornillo comúnmente disponibles, que incluyen extrusores con doble tornillo de corrotación, contrarrotación, engranaje y tangencial. Los elementos propuestos para funciones similares variarán en diseño dependiendo del tipo de extrusor para el que se proponen.

Un tipo específico de elemento para una rama específica de extrusores es un elemento poligonal sin engranaje para el extrusor con doble tornillo de corrotación Farrel-Rockstedt, vendido por Farrel Corporation, Main Street 25, Ansonia, Conn. 06401. Se cree que los elementos poligonales sin engranaje producen mezcladura dispersiva.

En una realización de la invención, la mezcladura dispersiva desenreda los elastómeros con una mínima cantidad de degradación de las cadenas polímeras. De este modo, puesto que la mezcladura dispersiva reduce inevitablemente el peso molecular del polímero, para minimizar esta reducción del peso molecular puede ser preferible controlar la operación de mezcladura dispersiva. Preferiblemente, el peso molecular medio no se reducirá por debajo del peso molecular medio de los mismos polímeros mezclados en la goma base usando procedimientos convencionales. Sin embargo, para optimizar la textura de masticabilidad del producto final puede ser deseable una reducción controlada del peso molecular.

Una mezcladura dispersiva adecuada producirá un fluido suave y elástico, sin grumos de caucho detectables. Si solamente están presentes unos pocos grumos de caucho, estos se pueden tamizar o dispersar durante etapas de mezcladura posteriores. Sin embargo, si el número o tamaño de los grumos es excesivo, o los elastómeros y materiales de carga tratados están en forma de una aglomeración o masa granulosa, la mezcladura dispersiva aplicada es inadecuada.

La mezcladura distributiva debe ser suficiente para producir una goma base homogénea, en lugar de un material que parezca estar "resudado", o que tiene una textura marmórea o de queso suizo. En la realización preferida de la invención, la mezcladura altamente distributiva es suficiente para incorporar plastificantes, particularmente grasas, aceites y ceras, en el mismo grado que estos plastificantes se incorporan en los procedimientos convencionales de fabricación de goma de mascar base.

Como se destacó previamente, de acuerdo con la presente invención, se proporciona un método para el intercambio térmico efectivo en el mezclador (extrusor) que permite que los ingredientes en el extrusor sean enfriados, en al menos algunas situaciones en el extrusor, para proporcionar un método de producción en continuo de goma de mascar base.

Típicamente, los elastómeros y resinas se introducen en el extrusor en una primera sección del extrusor. En una realización, estos componentes se someten a mezcladura dispersiva. Al principio, se debe destacar que con el fin de inyectar estos componentes, es necesario calentar estos componentes a una temperatura relativamente alta. Adicionalmente, debido a la sección de cortadura en la zona dispersiva, en esta área se genera una gran cantidad de calor en el extrusor.

Aunque este calor puede ser necesario en la primera sección del extrusor, el calor no se requiere en las secciones posteriores o para la mezcladura posterior de los ingredientes en el extrusor, y se induce que puede ser perjudicial. Por ejemplo, típicamente la resina y elastómeros estarán a una temperatura de aproximadamente 160ºC en esta sección del extrusor. Sin embargo, a temperaturas por encima de 180ºC, los componentes de la goma base se pueden dañar y degradar.

De acuerdo con la presente invención, el calor se disipa mediante adición al extrusor de un componente, que es poli(acetato de vinilo), que tiene un calor específico alta. Este componente de poli(acetato de vinilo) es un ingrediente de la goma de mascar base que se añade, preferiblemente en estado sólido, en un volumen suficiente para disipar una cantidad de calor suficiente. Preferiblemente, el componente se añade en condiciones ambientales (sin ser calentado). Sin embargo, si se desea, el componente se puede enfriar antes de añadirse.

Preferiblemente, el componente de poli(acetato de vinilo) tiene una temperatura de transición vítrea que es inferior que la temperatura del elastómero y material de carga contenidos dentro de la primera zona del extrusor. De este modo, el componente de poli(acetato de vinilo) absorberá y disipará una gran cantidad de calor, enfriando la goma de mascar base contenida dentro del extrusor.

El poli(acetato de vinilo) tiene un calor específico grande. En una típica goma de mascar base, el poli(acetato de vinilo) supone al menos aproximadamente 20% de la composición. Adicionalmente, el poli(acetato de vinilo) tiene un cambio de fase de transición vítrea de 20 a 75ºC, que es menor que la temperatura de los ingredientes en el extrusor.

Si se desea, el poli(acetato de vinilo) se puede añadir con otros componentes, tales como algunas resinas, colorantes, u otros ingredientes básicos. Igualmente, debido a la goma de mascar base a crear, puede desearse añadir más de un tipo de poli(acetato de vinilo).

Preferiblemente, el poli(acetato de vinilo) se añade en forma de nódulos que tienen un tamaño menor que 2,54 cm (una pulgada). En una realización preferida, el poli(acetato de vinilo) se añade en forma de nódulos que tienen un tamaño de 3,18 mm (1/8 de pulgada) o menor.

El componente para enfriar el extrusor se puede añadir en cualquier sección del extrusor deseada. Por ejemplo, el componente se puede añadir al final de la zona dispersiva. Esto permitirá al componente enfriar los ingredientes en el extrusor antes de que se añadan otros ingredientes más sensibles a la temperatura. Sin embargo, el componente para enfriar se puede añadir aguas abajo de la zona dispersiva, por ejemplo, inmediatamente después de la zona dispersiva.

Como se muestra en la Figura 1, para practicar una realización de la invención, se dispone un extrusor 10 con doble tornillo con una primera localización de entrada de alimentación 12 adyacente a la primer sección de tratamiento 21, provista con elementos de transporte 31, elementos 32 de transporte y compresión y elementos de compresión 35. La segunda sección de tratamiento 23 está equipada con una combinación de elementos dentados 33, como se representa en la Figura 3, y varios conjuntos de discos cortantes 34, como se representa en la Figura 2. Al final de la segunda sección de tratamiento 23, el extrusor 10 está equipado con un acceso 16 que se conecta a una fuente de vacío (no se muestra). La tercera sección de tratamiento 24 contiene elementos de transporte 31, elementos 32 de transporte y compresión y elementos de compresión 35 adicionales. En el extrusor, para la alimentación de ingredientes adicionales de goma base en la tercera sección de tratamiento 24 se proporciona una segunda entrada de alimentación 13 adyacente a este segundo conjunto de elementos de transporte 31. La entrada de alimentación 13 permite la adición de ingredientes en polvo así como de ingredientes líquidos desde la bomba 41. La cuarta sección de tratamiento 25 está provista de discos amasadores 36. Al comienzo de la quinta sección de tratamiento 26, el extrusor 10 con doble tornillo tiene otra entrada 15 conectada a la bomba 43 y una entrada de alimentación 14 en forma de un acceso conectado a un alimentador lateral 42, que puede ser un extrusor de tornillo único o doble, o incluso una bomba de engranaje que puede generar una presión alta. La quinta sección de tratamiento 26 está provista con elementos de transporte 31, elementos 32 de transporte y compresión y elementos de compresión 35, que fuerzan los ingredientes de la goma base a la sexta y final sección de tratamiento 28. La sección 28 contiene dos conjuntos de elementos dentados 38, seguidos de elementos inversores 39 y discos cortantes 40. Los ingredientes de la goma base salen del extrusor 10 después de pasar a través de los discos cortantes 40.

Puede ser preferible calentar algunos de los ingredientes, incluso fundirlos o reducir su viscosidad. Como se muestra en la Figura 1, para este propósito el extrusor 10 se puede disponer con tanques calentados 44 y 45, conectados a las bombas 41 y 43, respectivamente. No se muestran en la Figura 1 otros equipos usados comúnmente, tal como el equipo para vigilar la temperatura y calentar o enfriar el extrusor. Para añadir en continuo ingredientes granulados o en polvo a una velocidad controlada y vigilada, el equipo también incluirá dispositivos convencionales de pesaje y alimentación.

Se comprenderá que la Figura 1, como representación esquemática, muestra los diferentes componentes en su orden respectivo desde el punto de vista del flujo a través del extrusor 10. Típicamente, los tornillos se montan en una posición horizontal, lado con lado, y las entradas de alimentación, especialmente las abiertas a la atmósfera como las entradas 12 y 13, se sitúan verticalmente por encima de los tornillos.

Mientras que la disposición de la Figura 1 puede ser deseable para las gomas base particulares esbozadas en los ejemplos siguientes, para otras gomas base pueden ser preferidas otras disposiciones. La Figura 1 representa un extrusor con tres áreas generales de adición de ingredientes y seis secciones de tratamiento. Para algunas gomas base, se pueden usar dos, cuatro o más secciones de alimentación de ingredientes, con diferentes números de secciones de tratamiento. La Figura 1 representa también el uso de cada uno de los conjuntos largos de elementos de transporte 31, elementos 32 de transporte y compresión y elementos de compresión 35, en la primera sección de tratamiento 21, un conjunto corto de elementos 32 de transporte y compresión en las secciones 24 y 26, y un conjunto corto de elementos de transporte 31 y elementos de compresión 35 en la sección 26. En realidad, en estas secciones se pueden usar uno, dos o más elementos de diferentes tipos y longitudes. La Figura 1 también representa un conjunto de elementos dentados 33 y tres conjuntos de discos cortantes 34 en la sección 23, pero se pueden usar diferentes números de estos elementos, o diferentes elementos todos juntos. Igualmente, en las secciones 25 y 28, se pueden usar diferentes tipos de elementos que producen mezcladura distributiva, dependiendo de los ingredientes de la goma a mezclar en esas secciones y del tipo de extrusor usado.

Como se ha destacado previamente, para fabricar goma base de manera continua usando un extrusor único se pueden usar otros extrusores y métodos. La solicitud de patente de EE.UU. Nº de serie 08/136.589, presentada el 14 de octubre de 1993, titulada: "Continuous Gum Base Manufacturing Using a Mixing Restriction Elements", describe un extrusor que incluye elementos de restricción de mezcladura. Los extrusores descritos se pueden usar para crear goma base de acuerdo con la presente invención.

En una realización preferida, se usa un mezclador continuo de alta eficiencia. Un mezclador de alta eficiencia es aquel que es capaz de proporcionar una mezcladura completa en una distancia relativamente corta de la longitud del mezclador. Esta distancia se expresa como una relación de la longitud de una región activa particular del tornillo mezclador, que se compone de elementos mezcladores, dividida por el diámetro máximo del tambor mezclador en esta región activa. En una realización preferida, la L/D es menor que 40 y, lo más preferiblemente, menor que 25.

Un ejemplo de un mezclador único de alta eficiencia que se puede usar es un mezclador de cuchillas y dientes. El mezclador de cuchillas y dientes usa una combinación de cuchillas mezcladoras rotativas y dientes de tambor estacionarios, configurados selectivamente, para proporcionar una mezcladura eficiente en una distancia relativamente corta. Un mezclador de cuchillas y dientes disponible comercialmente es la amasadora Buss, fabricada por Buss AG en Suiza, y disponible en Buss America, situada en Bloomingdale, Illinois.

Los mezcladores de cuchillas y dientes y los métodos para usarlos se describen en la solicitud de patente de EE.UU. Nº de serie 08/362.254, presentada el 22 de diciembre de 1994, y titulada: "Total Chewing Gum Manufacture Using High Efficiency Continuous Mixing". Los extrusores y mezcladores descritos allí mismo se pueden usar para crear una goma base de acuerdo con la presente invención.

Las Figuras 6a-e representan el estado de varios ingredientes de goma base, amasados en una goma de mascar base, tal como son, en una realización. Al comienzo, como se muestra en la Figura 6a, el elastómero 51 de peso molecular alto y el elastómero 52 de peso molecular medio están ambos en forma de gránulos o partículas en los que las moléculas de elastómero están estrechamente unidas entre sí. El material de carga 53 está en forma de partículas, pero no se puede mezclar homogéneamente con los elastómeros 51 y 52. El disolvente de elastómero 54 puede estar presente en forma de gotitas. Conforme la mezcladura comienza, como se representa en la Figura 6b, el disolvente de elastómero 54 se llega a asociar con los elastómeros 51 y 52. Con la presencia del material de carga 53, el disolvente de elastómero 54 y calor, el granulado comienza a segregarse en forma de moléculas de elastómero individuales. También, el material de carga 53 se llega a distribuir más uniformemente, y se puede haber reducido su tamaño de partículas. Conforme el proceso continua, como se muestra en la Figura 6c, los elastómeros 51 y 52 se llegan a desenredar. Este desenredado es el resultado de someter los elastómeros 51 y 52 a una mezcladura altamente dispersiva.

En una realización, después de esta etapa, se puede añadir el poli(acetato de vinilo) 55, como se muestra en la Figura 6d. Inicialmente, este material también estará en forma de partículas discretas. Debido a su calor específico, la adición de este material enfriará los componentes que se añadieron previamente al extrusor. Desde luego, como se estableció previamente, el poli(acetato de vinilo) se puede añadir en una sección del extrusor diferente.

Una mezcladura adicional y adiciones adicionales de ingredientes, tales como ceras 56 y emulsionantes 57, están sometidas a mezcladura distributiva, como se representa en la Figura 6e. Una mezcladura altamente distributiva continuada produce una goma de mascar base homogénea, en la que no son detectables por percepción sensorial partículas discretas o gotitas.

El elastómero se puede añadir en la primera entrada de alimentación 12 junto con el disolvente de elastómero, tal como resinas, y el material de carga. Sin embargo, en la segunda entrada de alimentación 13 se pueden añadir elastómeros de peso molecular especialmente bajo, al menos parcialmente. También se pueden añadir en la segunda entrada de alimentación 13 porciones del material de carga. El poli(acetato de vinilo) se puede añadir en el acceso de entrada de alimentación 14 mediante un alimentador de polvos, mientras que en la última entrada de alimentación 15 se añaden grasas y ceras fundidas y aceites. Esto dará como resultado que el material de carga, elastómero y plastificante se han sometido primero a mezcladura altamente dispersiva antes de que se añadan los ingredientes de viscosidad más baja. Los elementos dentados 38, elementos de inversión 39 y disco cortante 40, después de la entrada de alimentación 15, dan como resultado una mezcladura altamente distributiva de todos los ingredientes de la goma base de baja viscosidad con los otros ingredientes de la goma base.

Un extrusor a pequeña escala preferido es un extrusor con doble tornillo modelo LSM 30.34 contrarrotacional, de engranaje y tangencial de Leistritz, Nüremberg, Alemania. Otros extrusores con doble tornillo aceptables incluyen el extrusor con doble tornillo de engranaje, de corrotación y contrarrotación, modelo TEX30HSS32.5PW-2V de Japan Steel Works, también conocido como modelo de Davis Standard D-Tex, distribuido por Crompton & Knowles Corporation, #1 Extrusion Dr., Pawcatuck, CT 06379, y cualquiera de los extrusores con doble tornillo de corrotación o contrarrotación, de engranaje, de Werner & Pfleiderer Corporation, 663 E. Crescent Ave., Ramsey N.J. 07446. Se prefiere tener una longitud de tambor larga. Un extrusor con doble tornillo corrotacional de Werner & Pfleiderer puede llegar hasta una relación de longitud a diámetro (L/D) de 58. El extrusor modelo TEX30HSS32.5PW-2V de Japan Steel Works se puede equipar para tener una L/D de 48.

Ejemplo 1

En una base continua se fabricó goma base usando un extrusor contrarrotacional, de engranaje y tangencial, de Leistritz modelo LSM 30.34, en el modo de engranaje con un diámetro de tambor de 30,3 mm, dispuesto con los siguientes elementos (dados en orden de tratamiento desde la primera entrada de alimentación hasta el final de salida del extrusor, y usando para cada elemento la designación de piezas de Leistritz):

FF-1-30-120	(elemento de transporte)
KFD-1-30/20-120	(elemento de transporte y compresión)
FD-3-30-120	(elemento de compresión)
ZSS-2-R4	(elemento dentado)
ZSS-2-R4
KS	(disco cortante)
KS
FF-1-30-120
KFD-1-30/20-120
FD-3-30-120
ZSS-2-R4
ZSS-2-R4
ZSS-2-R4
KS

La hilera al final del extrusor tenía un orificio de 1 mm.

El extrusor tenía dos zonas de alimentación, cada una adyacente a los elementos de transporte FF-1-30-120. En la primera zona de alimentación se alimentó una mezcla de polvos de caucho butilo molido, carbonato cálcico y resina terpénica, en una relación 6:23:17, a una velocidad de 3 kg/h. En la primera zona de alimentación también se alimentó poli(isobutileno) a 50-80ºC, a una velocidad de 0,39 kg/h. En la segunda zona de alimentación se alimentó una mezcla de polvos de 5 partes de monoestearato de glicerol, 8 partes de aceite de algodón hidrogenado, 5 partes de aceite de soja hidrogenado, 3 partes de poli(acetato de vinilo) de peso molecular alto y 21 partes de poli(acetato de vinilo) de peso molecular bajo, a una velocidad de 2,74 kg/h, junto con una mezcla de 3 partes de aceite de soja parcialmente hidrogenado y 3 partes de lecitina calentada a 30ºC y alimentada a una velocidad de 0,4 kg/h. La temperatura del alojamiento del extrusor durante la operación fue como sigue:

Zona	1	2	3	4	5	6	7	Hilera
Temperatura fijada (ºC)	90	90	95	130	130	130	110
Temperatura real (ºC)	90	99	95	130	130	130	110 (est.)	115 (est.)

El extrusor se operó a una velocidad de 100 rpm y consumió 9 amperios. Se produjo una goma de mascar base que no tenía partículas de caucho o aceite segregado. Sin embargo, algo del poli(acetato de vinilo) no se incorporó completamente. Este se incorporó conforme se usó la base para fabricar goma de mascar.

Ejemplo 2

Para fabricar en continuo otra goma de mascar base, se usaron las mismas disposición de extrusor y temperaturas que las usadas en el Ejemplo 1. En la primera zona se alimentó una mezcla de polvos de caucho butilo molido y carbonato cálcico, con una relación de 15:31, a una velocidad de 3 kg/h, junto con poli(isobutileno) calentado a 50-80ºC y alimentado a una velocidad de 2,08 kg/h. En la segunda entrada de alimentación se alimentó una mezcla de polvos de 22 partes de poli(acetato de vinilo) de peso molecular bajo, 13 partes de aceite de algodón hidrogenado, 3 partes de monoestearato de glicerol y 13 partes de aceite de soja hidrogenado, a una velocidad de 6,63 kg/h, junto con aceite de soja parcialmente hidrogenado calentado a 30-60ºC y alimentado a una velocidad de 1,3 kg/h. El extrusor se operó a 100 rpm, y consumió 7-8 amperios. Se preparó una goma de mascar base completa, aunque, como la base del Ejemplo 1, tampoco se mezcló y hubo dificultades por la acumulación de material en la segunda zona de alimentación.

Ejemplo 3

Se dispone un extrusor con doble tornillo de Leistritz, modelo 30.34, como se muestra en la Figura 1, con los siguientes elementos (los números a la izquierda entre paréntesis representan los números de referencia de la

\hbox{Figura
1):}

(31) FF-1-30-120

(32) KFD-1-30/20-120

(35) FD-3-30-120

(33) ZSS-2-R4

(34) KS

(34) KS

(34) KS

(31) FF-1-30-120

(32) KFD-1-30/20-60

(35) FD-3-30-120

(36) 18 discos amasadores, apilados en dos conjuntos de 2 y 4 conjuntos de 3, con un saliente a 90º entre cada conjunto.

(31) FF-1-30-60

(32) KFD-1-30/20-60

(35) FD-3-30-30

(33) ZSS-2-R4

(33) ZSS-2-R4

(39) FF-1-30-30 (dispuesto para operación inversa)

(34) KS

La longitud global de estos elementos es 1.060 mm, dando una L/D de aproximadamente 35 para un tambor de 30,3 mm.

En las situaciones especificadas, se añadieron al extrusor 10 los siguientes ingredientes con las siguientes velocidades. Las velocidades listadas son para una operación en un estado estable.

Ingredientes	% en peso	Localización de la entrada
		de alimentación
Resina terpénica	8,390	12
[punto de fusión 50,56ºC (123ºF)]
Resina terpénica	8,257	12
[punto de fusión 29,44ºC (85ºF)]
Cacao en polvo	0,599	12
(tamaño de partículas < 75 micrómetros)

(Continuación)

Ingredientes	% en peso	Localización de la entrada
		de alimentación
Copolímero de isobutileno-isopreno molido	8,390	12
(P.M. 120.000-150.000, tamaño del diámetro
de partículas 2-7 mm)
Carbonato cálcico	20,908	12
(tamaño de partículas < 12 micrómetros)
Poli(isobutileno) (P.M. 12.000) (calentado a 100ºC)	5,860	13
Poli(acetato de vinilo)	2,663	14
(P.M. 50.000-80.000)
Poli(acetato de vinilo)	21,309	14
(P.M. 25.000)
Monoestearato de glicerol	4,794	15
Aceite de soja hidrogenado	4,528	15
Lecitina	3,329	15
Aceite de algodón hidrogenado	7,724	15
Aceite de algodón parcialmente hidrogenado	3,196	15
BHT	0,053	15

La velocidad de alimentación total es 11,33 kg/h (25 lb/hr). La temperatura se controla para que la mezcla esté a aproximadamente 115-125ºC.

Mientras que los ejemplos se han dado para operaciones a relativamente pequeña escala, el procedimiento se aumenta de escala fácilmente. Cuando se usan extrusores con doble tornillo, el aumento de escala se realiza usando un diámetro de tambor más grande, tal como 15,24 cm (6 pulgadas), y una longitud mayor, pero manteniendo la misma relación de L/D. Para una L/D de 45, un tambor de 15,24 cm (6 pulgadas) tendría 9,91 m (32,5 pies) de longitud. Si las máquinas mayores generan más calor del que se puede separar fácilmente, puede que se necesite reducir las rpm del extrusor, o se pueden usar ejes y elementos mezcladores enfriados. También, se debe reducir el calor generado durante la mezcladura poniendo algo de resina en la primera zona de alimentación.

Cuando el experimento se realizó en relación con el Ejemplo 1, originalmente el poli(isobutileno) se añadió en la segunda entrada de alimentación. Esto fue posible durante la puesta en marcha, pero cuando también se añadió la mezcla de grasas y poli(acetato de vinilo), las grasas se fundieron y lubricaron los tornillos para que en adelante no consumieran el poli(isobutileno). Esta es la razón por la que en el Ejemplo 1 el poli(isobutileno) se introduce en la primera zona de alimentación.

En los Ejemplos 1 y 2, puesto que el caucho butilo se molió antes de su uso, una porción del material de carga y del caucho butilo molido (con una relación de material de carga a caucho butilo de 1:3) se premezcló, para ayudar a mantener el caucho butilo molido en una forma que permitiera ser alimentado al extrusor como una mezcla de polvos. Este material de carga se incluyó en las relaciones globales citadas en los ejemplos.

Ejemplo Nº 4

Para fabricar una goma base, se usó una amasadora Buss que tiene un diámetro de tambor de 100 mm y una L/D de mezcladura activa global de 15. El mezclador incluía una sección de alimentación inicial y cuatro secciones de mezcladura. Las secciones incluyen cuatro posibles accesos de alimentación amplios que se pueden usar para añadir al mezclador los ingredientes principales (por ejemplo, sólidos). La tercera sección de mezcladura también está configurada con dos accesos para inyección de líquidos más pequeños que se usan para añadir ingredientes líquidos. Los accesos para inyección de líquidos incluyen dientes de tambor especiales formados con centros huecos. Preferiblemente, los dientes de tambor están presentes en la mayoría o en todas las situaciones disponibles, en las tres filas. La primera sección del mezclador proporciona una zona de mezcladura dispersiva y las secciones restantes proporcionan una zona de mezcladura distributiva.

La configuración del tornillo mezclador preferida actualmente para la mayoría de los productos de goma base es como sigue. La sección inicial de alimentación se configura con elementos de baja cortadura de una L/D de 1-1/3. La L/D de la sección inicial de alimentación no se cuenta como parte de la L/D de mezcladura activa global de 15, comentada antes, porque su propósito es simplemente conducir los ingredientes adentro de las secciones de mezcladura.

La primera sección de mezcladura se configura con dos elementos mezcladores de baja cortadura seguidos por dos elementos de alta cortadura. Los dos elementos mezcladores de baja cortadura contribuyen con 1-1/3 a la L/D de mezcladura, y los dos elementos mezcladores de alta cortadura contribuyen con 1-1/3 a la L/D de mezcladura. La primera sección de mezcladura tiene una L/D de mezcladura total de 3,0, incluyendo la parte final cubierta por un conjunto de anillo de restricción de 57 mm con elementos de tornillo cooperantes.

El conjunto de anillo de restricción con elementos de tornillo cooperantes que fluctúa entre el final de la primera sección de mezcladura y el comienzo de la segunda sección de mezcladura, tiene una L/D combinada de aproximadamente 1,0, parte de la cual está en la segunda sección de mezcladura. Luego, la segunda sección se configura con tres elementos mezcladores de baja cortadura y 1,5 elementos mezcladores de alta cortadura. Los tres elementos mezcladores de baja cortadura contribuyen con aproximadamente 2,0 a la L/D de mezcladura, y los 1,5 elementos mezcladores de alta cortadura contribuyen con aproximadamente 1,0 a la L/D de mezcladura. Esta sección tiene una L/D de mezcladura total de 4,0.

Fluctuando entre el final de la tercera sección de mezcladura y el comienzo de la cuarta sección de mezcladura, hay otro conjunto de anillo de restricción de 60 mm con elementos de tornillo cooperantes que tiene una L/D de aproximadamente 1,0. Luego, el resto de la cuarta sección de mezcladura se configura con cinco elementos mezcladores de baja cortadura que contribuyen a la L/D de mezcladura con aproximadamente 3-1/3. Esta sección también tiene una L/D de mezcladura total de aproximadamente 4.

En el primer acceso de alimentación amplio se alimentó una mezcla de 27,4% de caucho butilo molido en polvo (75% de caucho butilo en polvo con 25% de carbonato cálcico), 14,1% de resina terpénica de reblandecimiento más bajo (punto de reblandecimiento = 85ºC), 14,4% de resina terpénica de reblandecimiento más alto (punto de reblandecimiento = 125ºC) y 44,1% de carbonato cálcico, a 11,16 kg/h (24,6 lb/hr).

En el segundo acceso de alimentación amplio, se alimentó una mezcla de 73,5% de poli(acetato de vinilo) de peso molecular bajo, 9,2% de poli(acetato de vinilo) de peso molecular alto, 8,6% de resina terpénica de reblandecimiento más bajo y 8,7% de resina terpénica de reblandecimiento más alto, a temperatura ambiente y 7,89 kg/h (17,4 lb/hr). También se añadió en este acceso poli(isobutileno) a 1,59 kg/h (3,5 lb/hr).

En la tercera sección de mezcladura, en los accesos de inyección de líquidos se inyectó una mezcla de grasas, precalentada a 83ºC, a una velocidad total de 6,58 kg/h (14,5 lb/hr), con 50% de la mezcla que se está alimentando a través de cada acceso. La mezcla de grasas incluía 0,2% de BHT, 2,5% de cacao en polvo, 31,9% de aceite de algodón hidrogenado, 19,8% de monoestearato de glicerol, 18,7% de aceite de soja hidrogenado, 13,7% de lecitina, y 13,2% de aceite de algodón parcialmente hidrogenado.

La mezcladura se continuó a través de la cuarta sección sin adiciones posteriores de ingredientes para proporcionar una goma base que se usó inmediatamente para fabricar una goma azucarada con sabor a menta.

Las temperaturas de la cuarta sección se fijaron en 176,67, 176,67, 43,33 y -3,89ºC (350, 350, 110 y 25ºF), respectivamente. La temperatura del tornillo mezclador se fijó en 38,33ºC (101ºF). Las temperaturas del producto en cada una de las cuatro secciones se midieron en estado estable como 160,00, 137,78, 73,33 y 50,00ºC (320, 280, 164 y 122ºF), respectivamente. La velocidad de rotación del tornillo fue 63 rpm.

Ejemplo Nº 5

Con referencia a la Figura 7, se representa un gráfico de un calorímetro de exploración diferencial de la capacidad calorífica frente a la temperatura del poli(acetato de vinilo) de peso molecular bajo. Como se representa, debido a la calor específico del poli(acetato de vinilo) entre 30 y 75ºC, se absorbe una gran cantidad de calor a esta temperatura.

A modo de ejemplo, pero no limitativo, se representará un ejemplo adicional de la presente invención. Se añadieron a un extrusor Buss los componentes de la goma de mascar mostrados seguidamente en la Tabla 1.

TABLA 1

Temperatura del producto 48,89ºC (120ºF)

Extrusor de 120 mm, L/D 19

Perfil de tornillo nº8

55 rpm

4,6 kW de carga

	Alimentación	Localización	Temperatura (ºC)	Velocidad
		de alimentación		Kg/h (lb/hr)
	Caucho nº1	Acceso nº1	24	2,31 (5,1)
B	Resina nº1	Acceso nº1	24	2,27 (5)
	Resina nº2	Acceso nº1	24	2,27 (5)
a	Material de carga nº1	Acceso nº1	24	5,67 (12,5)
	PACV	Acceso nº2	24	6,53 (14,4)
s	Caucho de PM bajo	Acceso nº2	104	1,59 (3,5)
	Grasas (Goma nº1)	Zona nº3,	80	3,31 (7,3)
e		inyección en el 1^{er} diente
	Grasas (Goma nº1)	Zona nº3, inyección	80	3,26 (7,2)
		en el último diente
	Glicerina	Zona nº5, inyección	23	1,77 (3,9)
		antes del acceso
	Azúcar	Acceso nº5	24	77,93 (171,8)
	Dextrosa	Acceso nº5	24	14,20 (31,3)
	Glucosa	Zona nº5, inyección	30	13,61 (30)
		después del acceso
	Saborizante	Zona nº5, inyección	24	1,36 (3)
		en el último diente
			Producción	136,07 (300)

La Figura 8, representa una aproximación de las temperaturas del material dentro del extrusor Buss tratando el producto mostrado en la Tabla 1 anterior. Las líneas verticales designan los puntos de comienzo y final. La temperatura al final de cada sección se mide con un termopar.

La caída de temperatura al comienzo de cada sección se calcula a partir de las velocidades de adición de ingredientes, temperaturas, y capacidades caloríficas.

Como se puede determinar de la Tabla 1 anterior, la mayoría de la caída de temperatura al comienzo de la segunda sección se debe a la adición de en ese punto de poli(acetato de vinilo) a 25ºC. Si este material no se hubiera enfriado tan efectivamente, las temperaturas en la segunda sección se habrían elevado hasta una región inaceptable por encima de 180ºC. En relación con esto, se debe destacar que pueden ser muy dañinas temperaturas de 190 a 200ºC y más altas.

En la Figura 8, las caídas de temperatura se calculan a partir de los datos da la Tabla Nº 1 anterior. Se debe destacar que las adiciones en el acceso 2 incluyen 6,53 kg/h (14,4 lb/hr) de poli(acetato de vinilo) a 24ºC y 1,59 kg/h (3,5 lb/hr) de poli(isobutileno) a 104ºC. El poli(acetato de vinilo) fue responsable de toda la caída de temperatura en el comienzo de la sección 2.

Se debe apreciar que los métodos de la presente invención son capaces de ser incorporados en forma de una variedad de realizaciones, solamente unas pocas de las cuales se han ilustrado y descrito antes. Se apreciará que la adición de algunos ingredientes, etapas de proceso, materiales o componentes distintos no específicamente incluidos tendrán un impacto adverso sobre la presente invención. Por lo tanto, el mejor modo de la invención puede excluir ingredientes, etapas de proceso, materiales o componentes distintos de los listados antes para inclusión o uso en la invención. Sin embargo, las realizaciones descritas han de ser consideradas en todos los aspectos solamente como ilustrativas y no restrictivas y, por lo tanto, el alcance de la invención se indica por las reivindicaciones anexas antes que por la descripción anterior.

Claims (15)

1. Un procedimiento para producir en continuo una goma de mascar base, que comprende las etapas de:

añadir un elastómero y un material de carga a un mezclador continuo en un extrusor;

añadir al extrusor, en una localización deseada, un componente térmico de goma base que es poli(acetato de vinilo), en estado sólido, que tiene un calor específico suficiente para enfriar a una temperatura deseada al menos una porción del contenido del extrusor; y

crear en el mezclador una goma de mascar base.

2. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que el poli(acetato de vinilo) se añade en cantidad suficiente para que comprenda al menos 10% de una goma base resultante que se crea.

3. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, en el que el poli(acetato de vinilo) se añade a un mezclador continuo en cantidad suficiente para enfriar el elastómero y el material de carga situado dentro del extrusor.

4. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el mezclador continuo incluye al menos una zona de mezcladura distributiva y una zona de mezcladura dispersiva.

5. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que al mezclador continuo se alimentan un elastómero y un material de carga, antes que otros componentes de la goma de mascar base.

6. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el mezclador continuo incluye una primera zona de mezcladura dispersiva, y el poli(acetato de vinilo) sólido se añade a la primera zona de mezcladura dispersiva.

7. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el mezclador continuo incluye una primera zona de mezcladura dispersiva, y el poli(acetato de vinilo) sólido se añade después de la primera zona de mezcladura dispersiva.

8. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el extrusor es un mezclador de alta eficiencia.

9. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el mezclador incluye un mezclador de cuchillas y dientes.

10. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el procedimiento se lleva a cabo en un extrusor contrarrotativo con doble tornillo de engranaje.

11. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1-8 y 10, en el que el extrusor incluye una pluralidad de elementos dentados contrarrotativos con respecto a los elementos dentados adyacentes.

12. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que el poli(acetato de vinilo) tiene una temperatura de transición vítrea que es menor que la temperatura del elastómero y material de carga en el extrusor, pero mayor que la temperatura real del componente térmico base cuando se añade al extrusor.

13. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que el poli(acetato de vinilo) se añade al extrusor a una temperatura que no es mayor que aproximadamente la temperatura ambiente.

14. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el que el poli(acetato de vinilo) se añade antes de la segunda zona de mezcladura.

15. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que el poli(acetato de vinilo) se enfría antes de añadirse al extrusor.