BRPI0805296A2 - sistema de recuperação (reciclagem) de materiais plásticos por processo de extrusão - Google Patents

Abstract

A presente patente de invenção pertence ao campo da reciclagem de materiais plásticos, e foi desenvolvido com o intuito de reduzir a complexidade e os custos de instalação e operacionalização do processo de reciclagem de plásticos com relação aos métodos utilizados pelo atual estado da técnica, além de resultar em produtos de melhor qualidade final e em beneficios ecológicos advindos da economia de energia empregada, do reaproveitamento e conseqüente redução do consumo de água, e da minimização do descarte de resíduos contaminados no solo e na atmosfera. E compreendido por estrutura adequada (1) que sustenta uma extrusora vertical (2) provida de rosca cónica (3) que encaminha o material processado para duas extrusoras horizontais seqúenciais (4 e 5) e, em seguida, para um cabeçote de extrusão (6) e para um sistema de calandras (7) resfriadas internamente por um fluido arrefecido em circuito fechado (8). Após passar pelas calandras (7) e ser devidamente resfriado e solidificado, o material é submetido a um equipamento de corte em tiras (9) e a um granulador (10) que gera o produto final pronto para reutilização.

Description

"SISTEMA DE RECUPERAÇÃO (RECICLAGEM) DE MATERIAISPLÁSTICOS POR PROCESSO DE EXTRUSÃO"

A presente patente de invenção tem por objetivo umsistema de recuperação por processo de extrusão pertencente ao campo dareciclagem de materiais plásticos, que foi desenvolvido com o intuito dereduzir a complexidade e os custos de instalação e operacionalização doprocesso de reciclagem de plásticos com relação aos métodos utilizadospelo atual estado da técnica, além de resultar em produtos de melhorqualidade final e em benefícios ecológicos advindos da economia de energiaempregada, do reaproveitamento e conseqüente redução do consumo deágua; e da minimização do descarte de resíduos contaminados no solo e naatmosfera.

Conforme é do conhecimento da técnica, atualmente areciclagem de materiais plásticos - tais como Polietileno de BaixaDensidade (PEBD), Polietileno de Alta Densidade (PEAD), Polipropileno(PP), Polipropileno Torção (PPT), Polipropileno Bi-orientado (BOPP) ePoliestireno (PS), entre outros - pode ser feita através de três sistemas:mecânico, químico e energético. Cada um deles possui suas vantagens edesvantagens, porém o mais utilizado mundialmente é o sistema mecânicopela facilidade de implementação e pelo custo da operação.

Os processos mecânicos existentes, desenvolvidos hámuitas décadas, iniciam-se com as seguintes fases: separação, lavagem,secagem e trituração parcial do material a ser reciclado em um moinho.Feito isso, o material é conduzido até um equipamento denominadoaglutinador onde, reduzido a uma espécie de pasta, é submetido a umchoque térmico para aumentar sua densidade e promover a degasagem(eliminação dos elementos mais voláteis). O material é, em seguida, levadoaté uma primeira recuperadora, que se trata de uma extrusora, ondenovamente é submetido a temperatura e pressão elevadas. Na seqüência, omaterial resultante passa por uma segunda recuperadora, menor que aprimeira, para completar a degasagem e, ainda em estado de resina graças àtemperatura empregada ao longo do processo, passa por um cabeçote deextrusão que usualmente lhe dá a forma de filetes, que são banhados emágua corrente acumulada em um tanque para promover um choque térmicoque faz com que o material retorne ao estado sólido e flutue devido à baixadensidade. Finalmente tais filetes passam por um processo de secagem - emgeral, rudimentar, feito pelo contato com estopas e esponjas - e corte nasdimensões desejadas, geralmente formando um composto granulado.

O aglutinador mencionado funciona com um motorelétrico que aciona um aparato metálico destinado a aumentar a densidadedo material, eliminando tanto quanto possível os elementos mais voláteis(degasagem) e promovendo um choque térmico pelo contato direto doproduto com água resfriada. Porém a heterogeneidade do material nesteponto do processo, o fato de trabalhar com altas temperaturas e pressões, etambém com súbitas alterações nesses valores (devido, por exemplo, aochoque térmico) implica na necessidade de um motor com potência elevadaque, portanto, requer um elevado consumo de energia.

Já a primeira recuperadora citada possui um eixorotativo em forma de rosca com comprimento suficiente para trabalhar comdeterminadas quantidades de material, suficientes para que o processo sejaviável economicamente - cabe lembrar que para que o negócio sejarentável, calcula-se que seja necessário reciclar mensalmente pelo menos 50toneladas de material. Disto resulta um comprimento relativamente longo, oque implica naturalmente em torções, temperaturas e desgastes variáveis aolongo do eixo, uma vez que está submetido a material que altera suaspropriedades físicas ao longo do processo devido às variações detemperatura e pressão ao longo do comprimento. Há que se lembrar tambémque, por questões econômicas, nesse equipamento geralmente não hácontrole variável de velocidade / torque do eixo, ou seja, o motor que oaciona apenas pode ser ligado ou desligado, o que acarreta na existência depicos de corrente no momento do acionamento, quando a inércia do materialprocessado é total. Tais picos provocam desgaste mecânico e elétrico aomotor que, assim, tem sua vida útil reduzida.

Ademais, como o material a ser reciclado é em geralheterogêneo, o motor é submetido a um esforço variável que, assim, sesubmete a outros picos de corrente. O mesmo ocorre com o eixo e demaispartes do equipamento que ficam em contato direto com o material e que,adicionalmente, experimentam pontos mais e menos aquecidos e de maior emenor atrito, o que contribui para o desgaste irregular do conjunto.

Adicionalmente, um conjunto com desgaste irregular contribui para a nãouniformidade do processo como um todo, o que acaba comprometendo aqualidade final do produto.

Tal método de reciclagem é eficiente pelo fato de que,após a triagem inicial, todo o material selecionado é reaproveitado; porém oprocesso utilizado afeta a qualidade do plástico devido, principalmente, aoschoques térmicos aplicados, razão pela qual a ANVISA (Agência Nacionalde Vigilância Sanitária) não permite o emprego de plástico reciclado emembalagens de produtos alimentícios.

Paralelamente aos problemas relatados, há que semencionar o elevado consumo de energia elétrica necessária para ofuncionamento do aglutinador e das recuperadoras, que também utilizamresistências elétricas para fundir o material, além da energia periféricautilizada pelo moinho e sistemas de condução do material, quandoprevistos.

Outro inconveniente do processo atual refere-se àágua utilizada para o choque térmico do material, que se contamina pelocontato direto com o produto em forma de resina antes de ser descartada nosolo, poluindo o meio ambiente. Os referidos choques térmicos tambémformam vapor carregado de partículas nocivas que acarretam poluiçãoatmosférica gerando, no ambiente de trabalho, excesso de umidade, odordesagradável e variações agressivas de temperatura.

Foi analisando tais inconvenientes e no propósito desolucioná-los que o inventor idealizou e desenvolveu o sistema derecuperação (reciclagem) de materiais plásticos por processo de extrusãoobjeto do presente pedido de privilégio, que prevê a utilização de umconjunto de extrusoras em substituição ao aglutinador, as quais nãosubmetem o material processado a choques térmicos e proporcionam umconsumo de energia elétrica aproximadamente 65% menor que o atual. Oinvento prevê ainda um sistema selado de refrigeração que representa umcontrole muito mais efetivo da temperatura além de um aproveitamentomais racional da água que, por circular em sistema fechado, é totalmentereaproveitada e, portanto, não polui o solo nem a atmosfera.

Do ponto de vista da racionalidade do processo, oinvento traz consigo uma redução significativa na complexidade produtivaoriunda da eliminação do aglutinador e da adoção de um maquinário deextrusão mais compacto, com menores demandas de energia e menorescustos de aquisição e manutenção, pois não estará submetido às agressõesexternas pelas quais passam os sistemas atuais.

Para permitir uma melhor compreensão, o objeto dopresente pedido passará a ser melhor descrito e ilustrado com base nosdesenhos apensos nos quais:

A Figura 1 mostra-o em perspectiva;

A figura 2 mostra-o em vista frontal;

A figura 3 mostra-o em vista lateral, e

A figura 4 mostra-o em vista superior.

Cabe salientar que as ilustrações têm carátermeramente elucidativo e não limitativo, uma vez que novas disposições,conformações e adequações dimensionais podem ser utilizadas sem quecom isso se fuja do escopo da proteção pretendida.

De conformidade com o quanto ilustram as figurassupra relacionadas, o aludido sistema de recuperação (reciclagem) demateriais plásticos por processo de extrusão objeto do presente pedido depatente de invenção é compreendido: por estrutura adequada (1) quesustenta uma extrusora vertical (2) provida de rosca cônica (3) queencaminha o material processado para duas extrusoras horizontaisseqüenciais (4 e 5) e, em seguida, para um cabeçote de extrusão (6) e paraum sistema de calandras (7) resfriadas internamente por um fluidoarrefecido em circuito fechado (8). Após passar pelas calandras (7) e serdevidamente resfriado e solidificado, o material é submetido a umequipamento de corte em tiras (9) e a um granulador (10) que gera oproduto final pronto para reutilização.

A extrusora vertical (2) recebe o materialpreviamente fragmentado em um moinho qualquer, eliminando oaglutinador de material e o choque térmico inicial previstos na técnica atual.

Esta extrusora (2), auxiliada pela própria aceleração da gravidade, possuiuma rosca cônica (3) cujo diâmetro é maior na parte superior uma vez que,ao ser aquecido, o material diminui de volume, pois aumenta a densidade. Opróprio afunilamento causado pela diminuição do diâmetro aumenta avelocidade e diminui a pressão do material processado, o que contribuinaturalmente para manter seu fluxo e promover a degasagem inicial. Aseguir, o material é conduzido à primeira extrusora horizontal (4) que dácontinuidade ao processo de reciclagem. Ao ser eliminado desta extrusora(4), o material alimenta uma segunda extrusora horizontal (5) com funçãoidêntica à primeira.

Utilizam-se três extrusoras, ao invés de apenas uma,com o objetivo de se eliminar o aglutinador e manter um controle detemperatura, atrito e torção nos eixos bem mais efetivos que aquelesproporcionados pelos sistemas atuais. Uma vez que se trabalha com materialcujas propriedades são alteradas ao longo do processo, quanto mais curtasforem as fases, mais efetivos serão os controles, pois em cada fase maiscurta há menor heterogeneidade. Garante-se, assim, a qualidade desejadagraças ao controle aprimorado da temperatura e da pressão sobre o material,ao mesmo tempo que se evita submeter o equipamento a esforçosexcessivos que resultam em maior desgaste e aumentam a possibilidade defalhas. As manutenções também se tornam mais simples, pois oequipamento apresenta módulos menores.

Após o processo de extrusão, o material é moldado naforma desejada - nos desenhos apresentados, forma placas semi-rígidas -através de um cabeçote de extrusão (6) ou equipamento similar, e éconduzido por um sistema de calandras (7) até a faca (9) que o cortará emtiras e, em seguida, até o granulador (10).

Não se utiliza, neste sistema, água em contato diretocom o material para proporcionar o choque térmico. Ao invés disso, ascalandras (7) são resfriadas internamente por um fluido - por exemplo, água- que é arrefecido em circuito fechado (8) semelhante ao radiador de umautomóvel ou de um refrigerador. Evita-se, assim, a contaminação /degradação do material causada pelo contato direto com a água ao mesmotempo em que se racionaliza a utilização de água e evita-se a poluiçãoatmosférica causada pelo vapor dos sistemas tradicionais. Além disso,contribui-se para manter um ambiente de trabalho mais saudável, commenos odores e menores índices de umidade.

Claims (3)

1.) "SISTEMA DE RECUPERAÇÃO (RECICLAGEM) DE MATERIAISPLÁSTICOS POR PROCESSO DE EXTRUSÃO" caracterizado porestrutura (1) que sustenta uma extrusora vertical (2) provida de rosca cônica(3) que encaminha o material processado para duas extrusoras horizontaisseqüenciais (4 e 5) e, em seguida, para um cabeçote de extrusão (6) e paraum sistema de calandras (7) resfriadas internamente por um fluidoarrefecido em circuito fechado (8), sendo que após passar pelas calandras(7) o material é submetido a um equipamento de corte em tiras (9) e a umgranulador (10).

2.) "SISTEMA DE RECUPERAÇÃO (RECICLAGEM) DE MATERIAISPLÁSTICOS POR PROCESSO DE EXTRUSÃO" de acordo com areivindicação I5 caracterizado pelo fato de as calandras (7) seremresfriadas internamente por um fluido arrefecido em circuito fechado (8).

3.) "SISTEMA DE RECUPERAÇÃO (RECICLAGEM) DE MATERIAISPLÁSTICOS POR PROCESSO DE EXTRUSÃO" de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de promover a degasagem domaterial pelo aumento de velocidade e redução da pressão resultantes dadiminuição do diâmetro da rosca cônica (3) da extrusora (2).