ES2232867T3 - Descontaminacion mejorada de terftalato de polietileno reciclado (rpet)mediante la reduccion del tamaño de las particulas. - Google Patents
Descontaminacion mejorada de terftalato de polietileno reciclado (rpet)mediante la reduccion del tamaño de las particulas.Info
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Abstract
LOS CONTAMINANTES SON ELIMINADOS DE LAS ESCAMAS DE RPET MEDIANTE UN PROCESO QUE INCLUYE LOS PASOS DE PULVERIZAR LAS ESCAMAS DE RPET PARA PRODUCIR PARTICULAS DE RPET Y EXPULSAR LOS CONTAMINANTES DE LAS PARTICULAS DE RPET.
Description
Descontaminación mejorada de tereftalato de
polietileno reciclado (RPET) mediante la reducción del tamaño de
las partículas.
Esta invención se refiere generalmente a un
proceso mejorado para descontaminar tereftalato de polietileno
reciclado (RPET) mediante la reducción del tamaño de las
partículas. Más particularmente, la invención se refiere a un
proceso para la eliminación de los contaminantes que se han
difundido en la matriz de las paredes laterales de un recipiente de
PET, dicho proceso siendo realizado después de haber reciclado el
recipiente en RPET.
El procesamiento de PET reciclado después del
consumo para la producción de una variedad de productos de consumo
útiles como floreros y postes de vayas es bien conocido.
Normalmente, el proceso de reciclaje utiliza recipientes de PET
usados, como recipientes desechados de bebidas gaseosas, que son
recogidos, clasificados, lavados, y separados de los contaminantes
para producir una fuente relativamente limpia de RPET. Además, la
producción de productos moldeados de PET con imperfecciones o
dañados, particularmente las botellas moldeadas por soplado que se
usan para contener bienes de consumo, ocasiona una cantidad
considerable de desechos de PET que los fabricantes de tales
productos desearían reutilizar. El RPET producido mediante procesos
de reciclaje convencionales generalmente está en forma triturada o
en copos, como se explica en US-A-4
602 046, y luego es procesado por fusión o granulado adicionalmente
por el usuario final.
El RPET es siempre sometido a una operación de
trituración con el objetivo de hacer el material más fácil de
manejar y procesar. El equipamiento de trituración convencional
reduce el RPET a partículas o copos de aproximadamente 3/8
pulgadas. La trituración se realiza asegurando la producción de un
tamaño de copo consistente, utilizando una rejilla o un tamiz a
través del cual el material triturado debe pasar al salir de la
trituradora. Aunque el procesamiento por fusión convencional de
copos de RPET y el equipamiento de granulación está diseñado para
manejar copos de 9.53 mm (3/8 pulgadas), algunos materiales de RPET
con dimensiones de hasta 12.7 mm (1/2 pulgadas) y desde 6.35 mm
(1/4 pulgadas) son también comercialmente producidos. La densidad
aparente de copos de RPET de 9.53 mm (3/8 pulgadas) generalmente
varía de aproximadamente 353 Kg/m^{3} a aproximadamente 561
Kg/m^{3} (de aproximadamente 22 a aproximadamente 35 libras por
pie cúbico).
De forma similar, los gránulos de RPET y PET son
generalmente formados con un tamaño estándar uniforme,
aproximadamente de 3.05 mm (0.12 pulgadas) de diámetro. La densidad
aparente de dichos gránulos generalmente varía de aproximadamente
801 a aproximadamente 929 Kg/m^{3} (aproximadamente de 50 a
aproximadamente 58 libras por pie cúbico). Normalmente, el
equipamiento del procesamiento por fusión de PET y RPET está
diseñado para aceptar gránulos con las dimensiones y las
características físicas anteriormente mencionadas.
El aspecto fundamental para conseguir de forma
consistente productos finales de alta calidad utilizando RPET es la
descontaminación completa de los copos o gránulos de RPET. Una
descontaminación significativa ocurre durante el lavado y
clasificación de los desechos de PET. Las botellas y recipientes de
PET que entran son triturados, para formar fragmentos de PET y para
eliminar etiquetas sueltas, suciedad y otras partículas ajenas
adheridas. Luego, la mezcla es clasificada en una corriente de aire
y los fragmentos restantes son lavados en una solución de
detergente caliente para eliminar fragmentos adicionales de
etiquetas y adhesivos de los fragmentos de PET. Los fragmentos de
PET lavados son luego enjuagados y colocados en una serie de baños
de flotación donde las partículas extrañas más pesadas y más
ligeras son extraídas. Los fragmentos de PET restantes son luego
secados y vendidos como copos de RPET. De esta manera, los
adhesivos y bases de las etiquetas, las poliolefinas, el PVC, el
papel, el vidrio, y los metales, todo lo cual afecta negativamente
a la calidad y al rendimiento del producto acabado, son extraídos
del RPET.
Una preocupación reciente son los contaminantes
tóxicos que pueden ser introducidos en una corriente de tratamiento
típica de RPET. Ejemplos de tales contaminantes incluyen
pesticidas, disolventes, herbicidas, e hidrocarburos clorurados que
podrían contaminar el RPET a través de un contacto accidental o
involuntario durante el tratamiento o transporte del mismo, o por
el reciclaje de botellas y recipientes de PET que han sido usados
por los consumidores para guardar sustancias tóxicas durante algún
periodo de tiempo prolongado.
D. W. Hayward, "Employing RPET in Your
Process," SPE RETEC, noviembre 4, 1994 expone que los copos de
RPET "limpios" pueden contener todavía contaminantes
residuales en concentraciones de hasta un 4%, y existe la
posibilidad de que tales contaminantes incluyan contaminantes
tóxicos. Estas fuentes de contaminación preocupan mucho, como es
normal, a aquellos que desean incorporar RPET en recipientes nuevos
para ser usados en contacto con alimentos.
Respecto a la posibilidad de que puedan estar
contenidos contaminantes tóxicos en RPET diseñados para ser usados
en contacto con alimentos, la agencia estadounidense FDA ha
establecido protocolos para los niveles de dichos contaminantes en
estas aplicaciones, y ha establecido documentos y límites de
concentración para establecer la eficacia del lavado y de los
procesos de descontaminación posteriores. Puesto que los protocolos
de la FDA (U.S.) requieren que el RPET haya estado introducido en
el contaminante seleccionado durante al menos dos semanas, es
evidente que los contaminantes se difundirán en la matriz
polimérica de las paredes laterales de una botella o recipiente que
se vaya a reciclar posteriormente. En consecuencia, un método de
descontaminación eficaz requiere hasta cierto punto que el
contaminante sea extraído fuera de los copos de RPET producidos a
partir de la botella o los recipientes, con el objetivo de alcanzar
el límite de la concentración del contaminante requerido.
Sería deseable desarrollar un proceso para
descontaminar el RPET con el objetivo de producir RPET
"limpio", donde el RPET limpio muestre un nivel de
contaminación residual aceptable para la producción de botellas y
recipientes nuevos de PET con calidad alimenticia.
De acuerdo con la presente invención, se ha
descubierto sorprendentemente un proceso para la eliminación de
contaminantes de los copos de RPET. El proceso comprende las fases
de:
- -
- triturar los copos de RPET, para preparar partículas de RPET con un promedio del tamaño medio de las partículas de aproximadamente 0.127 mm (0.005 pulgadas) a aproximadamente 2.54 mm (0.1 pulgadas) de diámetro; y
- -
- extraer el contaminante fuera de las partículas de RPET.
El proceso inventivo es particularmente útil para
la eliminación de contaminantes tóxicos de los copos de RPET, de
modo que el material resultante puede luego ser utilizado para la
producción botellas y recipientes nuevos de PET de calidad
alimenticia.
Los rasgos novedosos considerados característicos
de la presente invención se establecen con sus particularidades en
las reivindicaciones anexas. La propia invención, no obstante, se
entenderá mejor a partir de la descripción anexa de unas formas de
realización específicas, en relación con el presente dibujo en el
que:
La Figura es un gráfico que ilustra el nivel de
aumento de la viscosidad intrínseca en función del tamaño de las
partículas decrecientes de RPET.
La presente invención se refiere a un proceso
para la eliminación de contaminantes de copos de RPET. Los copos de
RPET son triturados para preparar las partículas de RPET y luego el
contaminante es extraído de las partículas de RPET. Mediante el
término "copos de RPET", tal y como se usa aquí, se entienden
generalmente los materiales de tereftalato de polietileno
reciclados comercialmente disponibles producidos por métodos
convencionales de reciclaje de PET, normalmente en forma de copos,
pero que también pueden hallarse en forma de trozos, esferas,
gránulos, y similares, y que generalmente están disponibles a
granel con un tamaño de partícula sustancialmente uniforme, de
aproximadamente 6.35 a aproximadamente 12.7 mm (aproximadamente de
1/4 pulgadas a aproximadamente 1/2 pulgadas) para operaciones
posteriores de procesamiento por fusión.
Una partícula individual típica de 9.53 mm (3/8
pulgadas) de un copo de RPET muestra una proporción de superficie
respecto al volumen de aproximadamente 177. Los contaminantes que
han penetrado en la matriz del copo de RPET sólo podrán difundirse
hacia el exterior, en la superficie del copo de RPET. Los
contaminantes que se han difundido muy adentro en la matriz del
copo de RPET generalmente no podrán difundirse hacia el exterior del
copo entre el momento de producción del copo de RPET en el proceso
de reciclaje convencional y el momento de utilización del copo de
RPET en una operación de procesamiento por fusión con el fin de
producir un nuevo artículo de PET.
Según la presente invención, los copos de RPET
son triturados por cualquier medio convencional para preparar
partículas de RPET con un promedio del tamaño medio de las
partículas de aproximadamente 0.127 mm (0.005 pulgadas) a
aproximadamente 2.54 mm (0.1 pulgadas) de diámetro.
Preferiblemente, el tamaño de las partículas varía de
aproximadamente 0.127 mm (0.005 pulgadas) a aproximadamente 1.27 mm
(0.05 pulgadas). Se trata de una reducción sustancial en el tamaño
de los copos de RPET individuales, lo que permitirá que cualquier
contaminante contenido dentro de los copos de RPET sea extraído más
fácil y rápidamente. Por ejemplo, una partícula de PET que tiene un
radio de aproximadamente 1.47 mm (0.058 pulgadas) y una
concentración de benceno de aproximadamente 25,000 partes por millón
requiere unas 96 horas de difusión a 70 para que el nivel de
benceno baje a una concentración de aproximadamente 0.25 partes por
millón. Sin embargo, una partícula de PET que tiene un radio de
aproximadamente 0.223 mm (0.00876 pulgadas) requiere menos de 3
horas para alcanzar el mismo nivel de concentración de 0.25 partes
por millón, siendo todos los demás parámetros iguales. De esta
manera, los copos de RPET pueden ser descontaminados mediante el
proceso inventivo, que incluye la fase de reducción del tamaño de
las partículas, sin necesidad de medios elaborados o exóticos como
mezcla en doble husillo, extracción al vacío, o periodos de
estancia extremadamente largos, como los que se muestran en la
técnica precedente.
Tras la trituración de los copos de RPET, las
partículas de RPET resultantes son sometidas a un proceso diseñado
para extraer los contaminantes fuera de las partículas. Como es
bien conocido, esto puede realizarse secando simplemente con aire
las partículas de RPET (haciendo pasar una corriente de gas,
preferiblemente aire, sobre y a través de las partículas) a
temperatura ambiente. El tiempo necesario para conseguir una
eliminación sustancial de los contaminantes de las partículas de
RPET es mucho menor que el tiempo que sería necesario, sin embargo,
para conseguir la misma eliminación de contaminantes de una masa de
copos de RPET similar, utilizando las mismas condiciones. De forma
alternativa, se puede dejar que las partículas de RPET trituradas
simplemente permanezcan a granel en condiciones estándar hasta que
los contaminantes se hayan difundido fuera de las partículas.
Además, las partículas de RPET pueden ser calentadas de manera
convencional, lo que acelera la difusión de los contaminantes fuera
de las partículas. También, las partículas de RPET pueden ser
colocadas en una solución líquida que sea capaz de separar los
contaminantes de las partículas. Estos y otros métodos
convencionales pueden ser usados para extraer los contaminantes
fuera de las partículas de RPET; pero en cualquier caso, el tiempo
requerido será sustancialmente inferior al que sería necesario, sin
embargo, para conseguir el mismo nivel de descontaminación de una
masa de copos de RPET similar.
Aunque la presente invención se centra
principalmente en la utilización de la reducción del tamaño de las
partículas para descontaminar las partículas de RPET, se pueden
obtener otros beneficios al utilizar la fase de reducción del
tamaño de las partículas. La misma mecánica también mejora el
rendimiento de secado y la solidificación del RPET.
La solidificación es un proceso por el cual
aumenta la viscosidad intrínseca del RPET. La viscosidad intrínseca
es una característica física importante que determina en gran parte
la resistencia definitiva del producto final, por ejemplo, una
botella o recipiente producidos a partir de copos de RPET. Una
botella o recipiente producidos con un RPET que tiene una
viscosidad intrínseca baja no tendrá el mismo rendimiento que una
botella o recipiente hechos con un RPET de viscosidad intrínseca
más alta.
El PET, a diferencia de la mayoría de los demás
polímeros, tiene la capacidad de ser "reestablecido" en el
proceso de solidificación, lo que aumenta la viscosidad intrínseca
de nuevo hasta un nivel aceptable. La solidificación se produce a
altas temperaturas, a menudo justo por debajo del punto de fusión
del polímero, y se emplea una corriente de gas seco que fluye a
través del lecho de partículas del polímero, el gas empleado siendo
normalmente inerte, como el nitrógeno. De forma alternativa, el
proceso de solidificación puede llevarse a cabo al vacío. La
solidificación depende de mecanismos de difusión para eliminar
subproductos del proceso, y de la dinámica térmica para aumentar la
temperatura del RPET. El tamaño reducido de las partículas mejora
enormemente el proceso de solidificación al disminuir el tiempo
necesario para aumentar la viscosidad intrínseca hasta el nivel
deseado.
Además, el PET es un polímero higroscópico que
debe ser íntegramente secado antes del procesamiento por fusión con
el objetivo de evitar la degradación hidrolítica y la pérdida
resultante de viscosidad intrínseca. El secado de los copos de PET
y de RPET normalmente se realiza en secadores de aire caliente
desecantes comercialmente disponibles que están diseñados para
eliminar la humedad de la superficie y de la matriz del material.
El secado se realiza a temperaturas que están por encima del punto
de ebullición del agua pero muy por debajo de las temperaturas de
solidificación. La reducción del tamaño de las partículas, según la
presente invención, reduce enormemente el tiempo necesario para
secar el RPET.
En consecuencia, aunque el proceso inventivo está
descrito y reivindicado para la eliminación de un contaminante de
copos de RPET, se contempla la posibilidad de que el proceso
descrito y reivindicado pueda adicionalmente ser empleado para
mejorar y acelerar un proceso de solidificación, y puede
simplificar y acelerar un proceso de secado de RPET.
Los copos de RPET son triturados para producir
cuatro grupos de partículas de RPET que tienen aproximadamente el
siguiente promedio de tamaños medios de partículas (diámetros):
3.05 mm (0.12 pulgadas) (copos de RPET, no triturados); 1.0 mm
(0.0394 pulgadas); 0.419 mm (0.0165 pulgadas); y 0.178 mm (0.007
pulgadas). Estos cuatro grupos de copos y partículas de RPET son
solidificados individualmente a una temperatura de aproximadamente
218ºC bajo una purga de nitrógeno a 1 atm. Se extraen muestras de
cada grupo en varios momentos durante la solidificación, y se mide
la viscosidad intrínseca de cada muestra. Se observa que las
viscosidades intrínsecas de las muestras tomadas de un único grupo
aumentan a medida que los momentos de solidificación son más
prolongados. Además, también se observa que el nivel de aumento de
la viscosidad intrínseca depende del promedio del tamaño medio de
las partículas de RPET en el grupo. El nivel de aumento de la
viscosidad intrínseca aumenta a medida que los tamaños de las
partículas de RPET son más pequeños, tal y como está ilustrado en
el dibujo anexo.
El proceso para la eliminación de contaminantes
de copos de RPET descrito anteriormente está descrito generalmente
en cuanto a su aplicación más amplia en la práctica de la presente
invención. Ocasionalmente, las condiciones del proceso, tal y como
se describen, pueden no ser aplicables de forma precisa para cada
combinación de contaminante/copo de RPET incluida dentro del
objetivo descrito. Estos ejemplos, cuando ocurren, no obstante,
serán fácilmente reconocidos por los expertos en la técnica. En
todos estos casos, el proceso puede ser realizado con
modificaciones convencionales del proceso descrito.
La invención se comprende más fácilmente en
referencia a las formas de realización específicas mencionadas
anteriormente que son representativas de la invención. Debe
entenderse, no obstante, que las formas de realización específicas
se proporcionan sólo a modo de ejemplo, y que la invención puede
ser puesta en práctica de otras formas a las específicamente
ilustradas sin salirse de su objetivo.
Claims (6)
1. Proceso para la eliminación de un contaminante
de copos de RPET, que incluye las etapas de:
- -
- trituración de los copos de RPET para preparar partículas de RPET que tienen un promedio del tamaño medio de partículas de aproximadamente 0.127 mm (0.005 pulgadas) a aproximadamente 2.54 mm (0.1 pulgadas) de diámetro; y
- -
- extracción del contaminante fuera de las partículas de RPET.
2. Proceso para la eliminación de un contaminante
de copos de RPET según la reivindicación 1, donde los copos de RPET
son triturados para preparar partículas de RPET que tienen un
promedio del tamaño medio de partículas de aproximadamente 0.127 mm
(0.005 pulgadas) a aproximadamente 1.27 mm (0.05 pulgadas).
3. Proceso para la eliminación de un contaminante
de copos de RPET según la reivindicación 1, donde la fase de
extracción del contaminante de las partículas de RPET comprende el
paso de una corriente de un gas sobre y a través de las partículas
de RPET.
4. Proceso para la eliminación de un
contaminante de copos de RPET según la reivindicación 1, donde la
fase de extracción del contaminante de las partículas de RPET
comprende dejar que las partículas de RPET permanezcan a granel
durante un periodo de tiempo suficiente para difundir
sustancialmente todo el contaminante fuera de las partículas de
RPET.
5. Proceso para la eliminación de un contaminante
de copos de RPET según la reivindicación 1, donde la fase de
extracción del contaminante de las partículas de RPET comprende el
calentamiento las partículas de RPET.
6. Proceso para la eliminación de un contaminante
de copos de RPET según la reivindicación 1, donde la fase de
extracción del contaminante de las partículas de RPET comprende la
inmersión las partículas de RPET en una solución capaz de separar
el contaminante de las partículas de RPET.
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