BRPI0903408A2

BRPI0903408A2 - physical and chemical process of compacting pet bottles

Info

Publication number: BRPI0903408A2
Application number: BRPI0903408-0A
Authority: BR
Inventors: Eduardo Kazunari Ushinohama
Original assignee: Eduardo Kazunari Ushinohama
Priority date: 2009-09-01
Filing date: 2009-09-01
Publication date: 2011-05-10

Abstract

PROCESSO FISICO E QUIMICO DE COMPACTAÇçO DAS GARRAFAS DE PET PàS CONSUMO. Patente de Invenção para obtenção de uma matéria-prima que permite produção de flocos reciclados de PET com alta densidade aparente, compreendido pelo processo físico que desmembra a garrafa de PET em 3 partes: gargalo 1, corpo 2 e base 3. Do gargalo 1, quando triturado, obtém-se um floco com alta densidade aparente, o corpo 2 e base 3 permitem uma compactação das garrafas de PET para um volume menor, minimizando o problema de volume e leveza nas coletas, também utilizados no processo químico de compactação, onde passam por um sistema de esteira e forno (fig.4), com fonte de calor de resistência de infravermelho, velocidades e temperaturas controladas, os quais fazem com que haja uma contração redjzindo os seus volumes e como conseqúência aumentando suas espessuras que quando triturados fornecem flocos reciclados com densidade aparente alta.PHYSICAL AND CHEMICAL PROCESS OF COMPACTION OF PET BOTTLES FOR CONSUMPTION. Invention Patent for obtaining a raw material that allows the production of recycled PET flakes with a high apparent density, comprised by the physical process that breaks the PET bottle into 3 parts: neck 1, body 2 and base 3. From neck 1, when crushed, a flake with high apparent density is obtained, the body 2 and base 3 allow the PET bottles to be compacted to a smaller volume, minimizing the volume and lightness problem in the collections, also used in the chemical compaction process, where they pass through a conveyor and oven system (fig.4), with infrared resistance heat source, controlled speeds and temperatures, which cause a contraction reducing their volumes and as a consequence increasing their thickness that when crushed provide recycled flakes with high bulk density.

Description

"PROCESSO FÍSICO E QUÍMICO DE COMPACTAÇÃODAS GARRAFAS DE PET PÓS CONSUMO"."PHYSICAL AND CHEMICAL PROCESS FOR COMPACTING POST CONSUMPTION PET BOTTLES".

A presente patente de invenção tem por objetivo um processofísico e químico de compactação das garrafas de PET pós consumo, paraobtenção de uma matéria prima que permita produção de flocos recicladoscom alta densidade aparente, com intuito de melhorar a qualidade equantidade dos mesmos e o seu desempenho nas operações posteriores emrelação aos similares existentes.The present invention aims at a physical and chemical process of compacting post-consumer PET bottles, to obtain a raw material that allows the production of recycled flakes with high apparent density, in order to improve their quality and performance in their applications. subsequent operations in relation to existing ones.

As empresas recicladoras de garrafas de PET pós consumocompram a sua matéria prima de sucateiros e cooperativas de lixo emfardos prensados, onde foi feito a primeira triagem e, chegando à empresa,estes fardos são desfeitos e as garrafas de PET entram na linha de produçãopara fabricação dos flocos reciclados que segue o seguinte fluxograma:prélavagem, esteira de separação, esteira de alimentação, moagem,lavagem, rosca transportadora, tanque de separação, secagem etransferência para o silo e silagem.Post-consumer PET bottle recycling companies buy their raw material from scrapers and waste co-operatives in pressed bales, where the first sorting was done and, upon reaching the company, these bales are scrapped and PET bottles enter the production line for the manufacture of recycled flakes that follows the following flow chart: preload, separation mat, feeding belt, grinding, washing, conveyor thread, separation tank, drying and transfer to silo and silage.

A produção das garrafas de PET é um processo de dois estágios :injeção da préforma e posterior sopro em outra máquina e esta escolha pelosistema de dois estágios deve-se ao problema de logística das embalagensconvencionais de vidro, lata e de outros plásticos, visto que a préforma éproduzida em um local e soprada no local do envase do produto a serembalado. Além de resolver a logística, a sua utilização trouxe umarelação custo benefício compensadora para os envasadores, o que temcontribuído muito para aumentar a sua presença no lixo, porém criou umproblema grave de logística para a reciclagem das mesmas, devido o seuvolume e leveza.As garrafas de PET são retiradas do lixo comum e transformam-se em matéria prima para as empresas recicladoras e este trabalho temorigem em duas fontes: os sucateiros que compram as garrafas doscatadores independentes que percorrem as ruas e dos catadores quegarimpam os aterros sanitários e as cooperativas de reciclagem de lixo, quepor sua vez são abastecidas pela coleta seletiva que recolhem em diversasentidades, agremiações, grupos assistenciais e condomínios.The production of PET bottles is a two stage process: preform injection and subsequent blow into another machine and this choice by the two stage system is due to the logistical problem of conventional glass, tin and other plastic packaging, as the The preform is produced in one place and blown at the filling site of the product to be packed. In addition to solving logistics, its use has brought a cost-effective rewarding for the bottlers, which has greatly contributed to increasing their presence in the waste, but has created a serious logistics problem for recycling due to their volume and lightness. Waste products are taken out of ordinary waste and become raw materials for recycling companies, and this work draws on two sources: scrap dealers who buy the bottles of independent waste pickers who roam the streets, and waste pickers quench their landfills and recycling cooperatives of garbage, which in turn are supplied by the selective collection that they collect in different entities, associations, assistance groups and condominiums.

Entre a origem e o destino das garrafas de PET pós consumoconstata-se o quanto o volume e a leveza são fatores que restringem odesenvolvimento desta atividade, os catadores independentes sãoremunerados por pêso e a garrafa de PET por ser leve e ocupar muitoespaço, torna-se um ganho marginal, logo com pouco interesse e nascooperativas o problema se repete, nos caminhões de coletas as cargasmais pesadas são acomodadas primeira depois as garrafas de PET, se.houver espaço.Between the origin and destination of post-consumer PET bottles, it can be seen how much volume and lightness are factors that restrict the development of this activity, independent waste pickers are remunerated by weight and the PET bottle is light and occupies a lot of space. a marginal gain, so with little interest and co-operative the problem is repeated, in pickup trucks the heavier loads are accommodated first then the PET bottles if there is room.

Nas cooperativas as garrafas de PET sofrem a primeira triageme são separadas de outros plásticos, limpas das sujeiras sólidas, retira-se osrótulos, as tampas e classificadas por cores e prensadas mecânicamenteformando fardo o mais denso possível . As garrafas de PET que embalambebidas carbonatadas e de maior capacidade volumétrica são mais robustasou mais densas dos que as de menor capacidade e também do que as queembalam água ou das não carbonatadas, assim a composição da mistura degarrafas PET é diferente de fardo para fardo.In cooperatives PET bottles are first screened and separated from other plastics, cleaned of solid dirt, labels are removed, caps are color-coded and mechanically pressed to form the densest possible bale. PET bottles that pack carbonated drinks with higher volumetric capacity are more robust or denser than those with smaller capacity and also those that pack water or non-carbonated ones, so the composition of the PET bottle mix is different from bale to bale.

Nesta condição de matéria prima são produzidos os flocosreciclados, os quais quando utilizados pelos usuários para suas respectivasaplicações acusam as seguintes restrições: quantidade excessiva de pó, faltade uniformidade, umidade alta e fornecimento irregular.In this raw material condition, the recycled flakes are produced, which when used by the users for their respective applications show the following restrictions: excessive amount of dust, lack of uniformity, high humidity and irregular supply.

Identificados os problemas e no propósito de superá-los foidesenvolvido um processo físico e químico de compactação das garrafas dePET pós-consumo, objeto da presente patente, o qual consiste no processoquímico de compactação aplicar um tratamento térmico nas mesmas em umforno, com temperatura e tempo de residência controlado, onde ocorre umacontração nas garrafas para restaurar total ou parcialmente as dimensõesdas préformas que as originaram, isto é, a contração reflete como reduçãodos volumes das garrafas e consequentemente as paredes das mesmasaumentam de espessuras.Identifying the problems and the purpose of overcoming them was developed a physical and chemical process of compaction of post-consumption PET bottles, object of the present patent, which consists of the chemical process of applying a heat treatment on them in a furnace, with temperature and time. controlled residence, where there is a contraction in the bottles to totally or partially restore the dimensions of the preforms that originated them, that is, the contraction reflects as a reduction of the volumes of the bottles and consequently their walls increase in thickness.

Em virtude do processo químico de compactação requerercondições de altas temperaturas, existe a necessidade de preparar asgarrafas de PET, para evitar efeitos indesejáveis na resina das mesmas. Noprocesso físico de compactação a garrafa de PET é desmembrada em 3partes: gargalo, corpo e base, sendo que o gargalo é retirado por não terhavido alteração nas dimensões da préforma para a garrafa e a base éretirada para evitar que a mesma possa reter a evaporação de líquidosresiduais contidos na garrafa de PET, possibilitando assim uma hidrólise eem conseqüência degradação da resina.Because the chemical compaction process requires high temperature conditions, there is a need to prepare PET bottles to avoid undesirable effects on their resin. In the physical compaction process the PET bottle is broken down into 3 parts: neck, body and base, with the neck being removed as there was no change in the preform dimensions for the bottle and the base is removed to prevent it from retaining the evaporation of the bottle. residual liquids contained in the PET bottle, thus enabling hydrolysis and consequently resin degradation.

A passagem dos componentes corpos e bases pelo tratamentotérmico, aumenta a suas espessuras e também uniformiza as espessuras dosdiversos tipos de embalagens e proporciona uma matéria prima, quequando triturada ou moída apresenta um floco com densidade aparentemaior, área superficial menor, menos pó, menos umidade e maioruniformidade, quando comparado com o produto similar.O processo como um todo, cria condições de produzir flocos comvárias densidades aparentes, como dos gargalos com densidade aparentepróxima a da resina virgem, outra com a parle da base com densidadeintermediária e outra com o corpo onde é a região mais fina da garrafa.The passage of the body and base components through the heat treatment increases their thickness and also uniformizes the thickness of the various types of packaging and provides a raw material that when ground or ground has a flake with higher apparent density, less surface area, less dust, less moisture and greater uniformity when compared to the like product. The process as a whole creates conditions for producing flakes with varying apparent densities, such as bottlenecks with apparent density next to virgin resin, another with the middle parle base and another with the body where it is the thinnest region of the bottle.

Por outro lado, sendo o volume e a leveza um problema para acoleta das garrafas de PET pós consumo, o processo físico de compactação,cria uma condição de logística que dá suporte para aumentar a reciclagemdas mesmas, pelo fato de que o mesmo permite uma compactação dasgarrafas para um volume bem menor.On the other hand, being the volume and lightness a problem for the post-consumption PET bottles, the physical compaction process creates a logistic condition that supports to increase the recycling of them, since it allows a compactness. bottles to a much smaller volume.

Os desenhos anexos mostram as variações sofridas pela resina dePET na produção de uma garrafa e o processo físico de compactação parapreparação dos componentes da garrafa para o processo químico decompactação, objeto da presente patente nos quais:The accompanying drawings show the variations of dePET resin in the production of a bottle and the physical compaction process for preparation of the bottle components for the decompression chemical process, object of the present invention in which:

fig. 1 mostra a préforma;fig.2 mostra a préforma estirada;fig.3 mostra a garrafa final;fig.4 mostra o sistema esteira e forno;fig.5 mostra a préforma em corte;fig.6 mostra a garrafa final em corte;fig.7 mostra os planos de cortes em uma garrafa;fig.8 mostra o corpo 2 de frente e topo;fig. 9 mostra a base 3 de frente e topo;fig. 10 mostra vários corpos 2 compactados;fig. 11 mostra várias bases 3 compactadas.fig. 1 shows the preform; fig.2 shows the stretched preform; fig.3 shows the final bottle; fig.4 shows the conveyor and oven system; fig.5 shows the section preform; fig.6 shows the final bottle in section; Fig. 7 shows the planes of cuts in a bottle; Fig. 8 shows the front and top body 2; 9 shows the front and top base 3; 10 shows several compacted bodies 2; 11 shows several compacted bases 3.

A resina de PET na injetora é fundida em zonas de temperaturasa 290 0C e injetada com alta pressão em um molde resfriado emtorno de 0o a 10°C , para produzir a préforma (Fig. 1 ) e acondicionadapara ir a etapa de sopro, onde é aquecida de uma maneira diferenciada emdiversas regiões o que permite o estiramento ( Fig. 2 ) e posterior sopropara formar a garrafa final ( Fig. 3 ); nesta segunda etapa o volume útil dagarrafa final é 20 a 40 vezes maior do que a da préforma.The PET resin in the injector is cast in 290 ° C temperature zones and injected with high pressure into a cooled mold around 0 ° to 10 ° C to produce the preform (Fig. 1) and packaged to go to the blow step, where it is heated in a different way in several regions which allows stretching (Fig. 2) and later to form the final bottle (Fig. 3); In this second stage the final volume of the final bottle is 20 to 40 times greater than that of the preform.

As condições térmicas e o esforço mecânico são aplicados noestado viscoelastico da resina e congelados, procedimento que leva amesma a uma condição instável, condição esta que , se a garrafa passar portemperaturas próximas as quais foi submetida, contrairá para recuperar oestado anterior.The thermal conditions and mechanical stress are applied to the viscoelastic state of the resin and frozen, a procedure that leads to the same unstable condition, a condition which, if the bottle goes through the temperatures at which it was subjected, will contract to recover the previous state.

Utilizando o conceito técnico da viscoelasticidade foidesenvolvido um processo químico de compactação das garrafas de PETpós- consumo, que consiste em passar as mesmas ou os seus componentesem um sistema integrado de esteira e forno (fíg.4) com controles develocidades e temperaturas, sendo as condições térmicas na faixa de 160°Ca 240°C, quando a fonte de calor for a gás ou resistência elétrica comum ouvapor ou por resistência a base de infravermelho com as temperaturas desuperfície do produto em torno de 90°C a 120°C , sendo estas condições detemperaturas bastante severas para a resina de PET foi desenvolvido umprocesso físico de compactação da garrafa de PET no intuito de preservar aresina de qualquer degradação térmica.Using the technical concept of viscoelasticity, a chemical process of compaction of post-consumption PET bottles was developed, which consists of passing them or their components in an integrated conveyor and oven system (fig.4) with speed and temperature controls. in the range of 160 ° C to 240 ° C, when the heat source is gas or common electrical resistance by steam or infrared resistance with surface temperatures of the product around 90 ° C to 120 ° C, these being Under very severe temperature conditions for PET resin a physical compaction process of the PET bottle was developed in order to preserve aresine from any thermal degradation.

A pré forma em corte ( Fig. 5 ) mostra a espessura das paredesao longo do seu corpo e a garrafa final em corte ( Fig. 6 ) mostra aespessura final e também a tensão ao qual esta submetida a resina , sendo amesma higroscópica e a maioria dos produtos embalados pelas garrafas dePET líquidos a base de água. Foram definidos os seguintes planos decortes numa garrafa ( Fig. 7 ), sendo a própria desmembrada nas partesgargalo 1, corpo 2 e base 3.The preform in section (Fig. 5) shows the thickness of the long walls of its body and the final bottle in section (Fig. 6) shows the final thickness and also the stress to which it is subjected to resin, being hygroscopic and most products packaged by water-based liquid PET bottles. The following section planes were defined in a bottle (Fig. 7), with the split itself being divided into the neck 1, body 2 and base 3 parts.

O processo físico de compactação é de fácil execução, utilizando-se uma serra elétrica ou manual retira-se o gargalo 1 e com uma tesouracomum corta-se o corpo 2 , separando-o da base 3 e com um cortelongitudinal no corpo 2 (fig.8) permite que os corpos 2 possam sercompactados ( fig. 10 ) e as bases 3 também compactadas (fig.l 1 ).The physical compaction process is easy to perform, using a chainsaw or hand saw to remove the neck 1 and with a common scissors cut the body 2, separating it from the base 3 and with a longitudinal cut in the body 2 (fig .8) allows the bodies 2 to be compacted (fig. 10) and the bases 3 to be compacted (fig. 11).

As fontes de calor podem ser gás, vapor, resistência elétrica ouresistência de infravermelho, sendo que a melhor opção é o sistema deforno aquecido por fonte de infravermelho, por ser uma fonteeletromagnética que excita as moléculas da resina e as fazem vibrarem,aquecendo ràpidamente o material, além do que o infravermelho leva emconsideração a espessura do material no aspecto de absorção da energia epode-se escolher uma faixa de comprimento de onda para cada materialespecífico, neste caso, de 2 a 5 micron onde se trabalha em temperaturasmais baixas do que os processos convencionais, em torno de 90°C a 120°C.The heat sources can be gas, steam, electrical resistance or infrared resistance, the best option being the infrared-heated oven system, as it is an electromagnetic source that excites the resin molecules and makes them vibrate, rapidly heating the material. In addition to the fact that infrared takes into account the thickness of the material in the aspect of energy absorption it is possible to choose a wavelength range for each specific material, in this case from 2 to 5 microns where it works at lower temperatures than the processes. from about 90 ° C to 120 ° C.

Claims

1. "PHYSICAL COMPACTION PROCESS FOR DEPET BOTTLES AFTER CONSUMPTION", a concept successfully used by eco-operative scrapers in the waste recycling process, which actually leveraged the recycling process of PET bottles when using the press to compact them into bales to To make their transport to recyclers feasible, this same situation is presented again, but in another way, because PET bottles are found in the common waste that originates far from their destination, which are the scrapers or cooperatives, thus the physical process post-consumer PET bottle compaction device characterized by dismembering the PET bottle (fig.7) with an electric or hand saw, cutting the neck (1) and with a body-cut scissors (2) separating it from the base (3) and with a longitudinal section in the body 2 (fig. 8) 5 it allows a compaction of the bodies (2) (fig.10) and the bases (3) (fig. 11), reducing the volumes and increasing the weight of the P bottles. ET, in addition to providing the body (2) and base (3) components for the chemical compaction process and the neck (1) for flake recycling with apparent high density.

2. "PHYSICAL COMPACTING PROCESS OF DEPET BOTTLES AFTER CONSUMPTION" has as one of its characteristics when the process dismounts the PET bottle (fig. 7) into components, resulting in the neck (1) which is the component that does not vary in its physical dimension. (fig.le fig. 3) in the blowing step, the resin being in the same conditions as when injected, that is, when melting at its actual density and being recycled in this condition has recycled flakes characterized by an extremely high, low apparent density moisture, little dust and even.

3.) "CHEMICAL PROCESS FOR COMPACTING DEPET BOTTLES AFTER CONSUMPTION" comprising a conveyor belt system (fig.4) of controlled speed and temperature provides a raw material from differentiated recycled flake PET bottles having Given that the current recycling process for flake production, the recyclers receive PET bottles in compacted bales at the cooperatives, where various types of bottles are mixed in relation to volumetric capacity and different packaged products, carbonated or not and when crushed, the flakes have an average apparent density composed of flakes from all these different packages and the chemical compaction process is characterized by processing the body (2) and base (3) components at temperatures of 160 ° C to 240 ° C and the time-controlled velocities of residence. around 30 to 90 seconds when the heat source is gas or electrical resistance or steam and when it is infrared resistance, the wavelength in the range of 2 to 5 microns and the surface temperature of the products between 90 ° C and 110 ° C and the residence time of 5 to 20 seconds, which gives the product as exiting the oven a material Press with the thickness greater than the material of the inlet and with greater uniformity, which when crushed provide recycled flakes with high apparent density when compared with similar materials.

4.) "DEPET POS CONSUMPTION BOTTLE COMPACTING CHEMICAL PROCESS" has as one of its characteristics raw materials with thicknesses restored by shrinkage of the components (2) and base (3) of PET bottles, conditions which differ from raw materials that. PET bottle flakes are produced today, they are characterized by producing recycled flakes of high apparent density, low humidity, little dust and uniformity.