ES2262430A1 - Instalacion para triturado, limpieza y almacenamiento de materiales plasticos/polimericos reciclables; proceso de fabricacion de madera sintetica a partir de dichos materiales plastico/polimericos reciclados y madera sintetica de material compuesto celulosico/polimerico obtenida. - Google Patents

Abstract

Instalación para triturado, limpieza y almacenamiento de materiales plásticos/poliméricos reciclables y proceso de fabricación de madera sintética a partir de ellos. La instalación incluye, entre otros, un lavadero rotativo (3) del material triturado previamente; medios para su aclarado, centrifugado, separación, aglomerado y compactación para preparar un compuesto de partida (M1) que, en el proceso, se mezcla con material celulósico reciclado (M2); sometiendo la mezcla a amasado, estabilización, extrusión y conformado final, del material obtenido que, aparentemente, asemeja madera natural.

Description

Instalación para triturado, limpieza y almacenamiento de materiales plásticos/poliméricos reciclables; proceso de fabricación de madera sintética a partir de dichos materiales plástico/poliméricos reciclados y madera sintética de material compuesto celulósico/polimérico obtenida en dicho proceso.

La presente invención se refiere, en general, a productos semejantes a la madera y que sustituyen a la madera. Más concretamente, la invención se refiere a un material compuesto celulósico-polímero obtenido por extrusión y adecuado para el uso en lugar de la madera natural. Además, la invención también se refiere a un proceso para fabricar este material compuesto y a la instalación para reciclar materiales plásticos/poliméricos que constituyen uno de sus componentes de partida.

Aunque la madera es un recurso naturalmente reproducible, la demanda de madera es alta y está aumentando constantemente, con lo que el suministro de madera natural para fines de construcción está empezando a disminuir. Por consiguiente, hay una urgencia creciente para hallar fuentes alternativas de madera.

Una solución alternativa a la madera natural es emplear madera artificial a partir de una mezcla de ingredientes incluyendo residuos de madera reciclados tales como polvo de madera, astillas de madera, serrín de madera y subproductos y desechos industriales de otras industrias que usan madera natural. Sin embargo, la utilización de madera reciclada en la industria de madera artificial no es eficaz todavía por gran número de razones incluyendo procesos de fabricación ineficientes y baja calidad de los productos resultantes.

En el actual estado de la técnica ya se conocen productos sintéticos diversos que imitan a los naturales.

Técnicas antiguas para fabricar madera artificial incluyen, por ejemplo, una técnica donde la madera es mezclada con una resina termoplástica. Según la técnica conocida, una resina termoplástica tal como polietileno o polipropileno es mezclada con material celulósico leñoso o fibroso molido: por ejemplo, cortando papel de desecho, papel de periódico, cartón corrugado o cartón comprimido en un tamaño pequeño por medio de una máquina cortadora. La mezcla es introducida en una mezcladora calentada y amasada. A medida que el amasado avanza, la temperatura de los materiales mezclados aumenta debido al calor generado por fricción y esfuerzo constante. En consecuencia, la humedad en el papel de desecho se evapora y el papel de desecho es secado al tiempo que la resina termoplástica fundida es mezclada con él. La mezcla es transferida después a otra mezcladora y enfriada con agua a unos 20°C para obtener una composición artificial que sustituye a la madera pero con notable desventaja porque el polvo de madera y la resina son dispersados de una manera voluminosa produciendo una dispersión no uniforme de los ingredientes; la resina termoplástica se degrada por oxidación en un estado calentado/fundido y la celulosa también puede degradarse.

Hay otros procesos descritos en la técnica anterior para fabricar productos de madera artificial.

Concretamente, en el actual estado de la técnica ya se conocen productos denominados genéricamente "madera sintética" a base de materiales termoplásticos que forman compuestos de imitación a madera.

Las Patentes extranjeras US4091153, US5151238, US5087400, US3908902, US5055247, US5002713,
WO9513179, EP799679 y EP667375, o las Patentes nacionales P0465595, P0408931 y P0382515, constituyen claros ejemplos de "maderas sintéticas" y sus procedimientos de fabricación.

En los productos sintéticos obtenidos en la tecnología conocida, incluso partiendo de material celulósico y material termoplástico para formar un producto combinado en una mezcla homogénea (como por ejemplo en la Patente WO9513179) ninguno emplea material 100% reciclado: siempre se emplea una cierta cantidad de material virgen y otros materiales (aceleradores, inhibidores, catalizadores, etc.).

En la nueva solicitud objeto del invento se emplean, exclusivamente (además de los lógicos pigmentos o tintes para proporcionar el aspecto visual al producto final):

- materiales plásticos/poliméricos 100% reciclados;

- materiales celulósicos 100% reciclados;

- se preparan los materiales plásticos/poliméricos en una instalación trituradora;

- se prepara una mezcla homogénea, que se extrusiona a relativamente baja temperatura; y

- se obtiene una madera sintética totalmente ecológica, con apariencia y aspecto final similar a la madera natural, pero con características aislantes/resistentes y de mecanización propias de los materiales sintéticos, ya que:

1.-

Es más barato que la madera.

2.-

Es un excelente material aislante.

3.-

Es altamente resistente a los insectos como, por ejemplo, las termitas.

4.-

Presenta un buen comportamiento ante roturas, grietas y ralladuras.

5.-

No se pudre.

6.-

Resiste a la humedad.

7.-

Tiene un bajo coeficiente de expansión.

8.-

Es fácilmente taladrado, clavado, mecanizado, etc. Se trabaja con las mismas herramientas que la madera.

9.-

E incluso, en algunos casos, presenta mejores propiedades estructurales que la madera.

El producto final tiene una apariencia similar a la madera y puede ser serrado, lijado, conformado, torneado, sujetado y/o terminado de la misma manera que la madera natural.

Una ventaja principal de la presente invención es que la mezcla de materiales plásticos/poliméricos y materiales celulósicos reciclados puede ser procesada continuamente a temperaturas menores que las usadas típicamente para combinar material fibroso celulósico con materiales poliméricos. Debido a la baja temperatura, el proceso es menos caro, lo que le hace más económicamente y más energéticamente eficiente que el moldeo de tipo compresión que es relativamente caro.

Otro aspecto muy importante a tener en cuenta es que en su fabricación se emplean solo materiales reciclados, lo que permite ahorrar materias primas y aprovechar unos residuos que, sobre todo en el caso de los materiales plásticos utilizados, no presentan unos índices altos de reciclado, siendo depositados en vertederos donde, debido a su volumen, además de agotar el espacio disponible son una fuente importante de problemas (nidos de roedores, incrementan el riesgo de incendio, gran impacto visual, etc.).

La madera sintética obtenida según la invención está incluida dentro de una familia de materiales fabricados a partir de residuos de distintas fibras celulósicas y con diferentes materiales plásticos, en el que cada uno de ellos presenta distintas características y propiedades.

Las ventajas que presenta el material celulósico-polimérico respecto de la madera son, fundamentalmente, la ausencia de los problemas asociados tradicionalmente a la madera como son su facilidad para ser rallada, su necesidad de mantenimiento continuo con un alto coste asociado, la facilidad que presenta para ser atacada por determinados insectos y sobre todo la disposición que tiene la madera a la putrefacción.

Este material presenta un buen comportamiento ante ralladuras, grietas o esquirlas, es más denso que la madera, resistente al agua, a los rayos ultravioletas y a las pintadas, además de resistir la exposición a la mayoría de las sustancias químicas.

Además, presenta otras ventajas como ser fácil de montar, no requerir pintura de acabado, ni de imprimación, etc., presenta un buen comportamiento para absorber golpes producidos por los peatones, incluidos carreras y saltos, y el tráfico, siendo extremadamente duradero.

Con este tipo de material se pueden fabricar tablones, listones o planchas que posteriormente serán mecanizados y transformados en muebles de terraza y jardín (sillas, mesas, columpios, etc.), áreas de recreo infantiles, senderos y caminos en parques y jardines, traviesas en vías de ferrocarriles, suelos de terrazas y de exteriores en zonas húmedas como son entornos de piscinas, embarcaderos en lagos y costas, y en general, para usos en condiciones de trabajo duras, en especial las relacionadas con el mar y el contacto con los suelos.

Sus aplicaciones preferentes son en productos de construcción, sobre todo en lo referente a usos en intemperie donde la madera tiene una vida limitada debido a su facilidad a la putrefacción y al ataque de insectos.

La utilización de éste tipo de materiales compuestos en construcción es debida a su mínimo costo en mantenimiento, gracias a su resistencia a la rotura, a la deformación y a su resistencia contra los insectos. Además poseen una buena apariencia y son muy duraderos.

En construcción, el uso que se les da a estos materiales en la actualidad es el de la fabricación de cubiertas, vallas, verjas, ventanas, puertas....etc. También se encuentra en desarrollo su uso en contraventanas y en apartaderos de las vías ferroviarias. En un futuro no muy lejano se podrán ver tejados fabricados con este tipo de material.

Otras aplicaciones son, por ejemplo, en automoción; un mercado en continuo progreso que lleva años utilizando materiales compuestos no solo en los interiores de los vehículos sino también en carrocerías, como son las fibras de carbono.

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La utilización de éste tipo de materiales compuestos en automoción se debe a que son económicos, son resistentes al choque, producen aislamiento sonoro, reducen el peso total y además pueden ser reciclados.

El uso primario que se le da actualmente al material celulósico-polimérico en automoción es de paneles para puertas y cubiertas para las ruedas de repuesto. También se utilizan para los paneles de instrumentos, soportes para los brazos, guanteras, repisas y embellecedores.

Otras aplicaciones de éstos productos sustitutivos de la madera natural son, por ejemplo:

- La fabricación de muebles

- Separadores de oficinas

- Columpios

- Suelos para embarcaderos

Para comprender mejor el objeto de la presente invención, se representa en los planos una forma preferente de realización práctica, susceptible de cambios accesorios que no desvirtúen su fundamento.

La figura 1 es un diagrama que ilustra la instalación, el proceso y el producto obtenidos, según la presente invención.

La figura 2 es un esquema en planta que ilustra la instalación para triturado, limpieza y almacenamiento de materiales plásticos/poliméricos reciclables.

La figura 3 es un esquema en alzado según indicación A:A' de la figura 2.

La figura 4 es un esquema en alzado según indicación B:B' de la figura 2.

La figura 5 es un diagrama que ilustra el proceso de fabricación de madera sintética, con los equipos utilizados durante el mismo.

Se describe a continuación un ejemplo de realización práctica, no limitativa, del presente invento.

A.- Descripción de la instalación

Actualmente, una gran parte de residuos sólidos urbanos (RSU) son films, plásticos, principalmente poliolefinas, los cuales forman parte de la corriente de residuos sólidos urbanos (RSU) que no está siendo reciclada, debido a su complejidad en su selección y en parte debido a la carencia de tecnologías de valorización adecuadas.

Actualmente, la solución más habitual que se da a los films plásticos, es su envío a vertedero junto con los residuos no reciclables (rechazos) o la incineración junto al resto de los residuos o junto con el resto del rechazo de las líneas de triaje en caso de que exista un sistema mixto reciclado-incineración.

Por otro lado, además de los citados films provenientes de RSU, todos los años se recogen cantidades importantes de films de plásticos de origen agrícola.

Otro tipo de film plástico a considerar es el de invernadero, que está sufriendo un importante incremento y que debe ser reemplazado por plástico nuevo todos los años debido al deterioro que sufre por efecto del sol y de las condiciones atmosféricas . Dicho plástico está teniendo un crecimiento importante que previsiblemente incrementará la cantidad de plástico con posibilidades de tratamiento en procesos como el que se proyecta.

Teniendo en cuenta lo anteriormente citado y las previsiones crecimiento en la utilización de films plásticos en el sector agrícola, se ha determinado que la capacidad idónea deberá ser de 300 kg/h.

Un primer objetivo del invento es construir una instalación de triturado y limpieza de films plásticos prodecentes de los RSU y de usos industriales y agrícolas.

Un segundo objetivo del invento es, a partir de este material reciclado, fabricar un producto similar a la madera y sustitutivo de ésta en algunas de sus funciones.

El producto obtenido se presenta bajo la forma de tablones de apariencia similar a la madera pero con mejores propiedades mecánicas que ésta y mejor comportamiento ante los agentes externos e intemperie. Además es posible darle un acabado definitivo durante su fabricación que lo mantiene inalterable sin necesidad de mantenimiento posterior.

Un esquema que recoge estos objetivos que constituyen el invento se ha representado en la figura 1.

En un ejemplo -no limitativo- de realización, la capacidad de tratamiento definida para la instalación proyectada es 300 kg/h de films plásticos (500 t/año). Esta capacidad se ha fijado en función de la cantidad de films plásticos recogidos en centros de R.S.U. y cuya mayor parte se depositen embalados junto con otros materiales ligeros, en el vertedero.

Un primer objeto del invento se limita a la implantación de una instalación en proceso continuo cuya función es la de triturar un determinado tipo de plástico, su lavado y su almacenamiento limitado.

La instalación, según la invención, comprende, al menos, los componentes siguientes:

1.- Ciclón aspiradora bolsas.

2.- Trituradora.

3.- Lavadero de alta velocidad.

4.- Criba vibratoria.

5.- Husillo transportador.

6.- Tanque de aclarado.

7.- Centrifugadora.

8.- Motor-ventilador y tubería de transporte.

9.- Aglomerador.

10.- Cinta de banda transportadora.

11.- Cinta de banda-depósito pulmón.

12.- Motor-ventilador y banda de transporte.

13.- Silo de almacenamiento.

14.- Equipo de microfiltración.

15.- Tornillo compactador.

16.- Agitador.

17.- Bomba con filtro-alcachofa.

18.- Cuba de agua limpia.

19.- Cuba de agua sucia.

20.- Conducto de saneamiento.

21.- Prensa de rechazo.

22.- Nuevo cerramiento.

23.- Depósito cisterna.

Una disposición preferente -no limitativa- de estos componentes se ha representado, de forma esquemática, en las figuras 2 a 4.

Operación de triturado

Los films plásticos procedentes del silo de almacenamiento (1) contiguo a la sala de triaje llegarán, directamente a la trituradora (2) mediante un sistema de aspiración y descarga.

La trituradora (2) estará trabajando mientras exista material acopiado en el silo (1) de recogida de la planta, siendo aspirado automáticamente y trasladado a la boca del molino. La trituradora (2) se podrá abastecer de plásticos provenientes de otras operaciones de selección, incluso de origen industrial que lleguen a la planta por otros circuitos diferentes de la recogida de residuos domésticos. Para ello la boca de la trituradora tiene la posibilidad de ser alimentada manualmente, con pala cargadora desde el exterior o mediante cinta transportadora. La extracción del producto molido se realiza mediante una cinta transportadora situada justo debajo de la rejilla cribante que lo transportará hasta la primera cuba de lavado (3).

La criba del molino es de 5 x 5 cm., fácilmente intercambiable.

Operación de lavado del film (lavado, aclarado y centrifugado)

Una vez finalizada la fase de trituración, los films pasarán a la zona de lavado. Este lavado también será realizado en 2 fases consecutivas, una de lavado propiamente dicha y otra de aclarado.

El tamaño de 5 x 5 cm. de la criba (4) se ha revelado como idóneo para garantizar la eficacia del lavado, evitando que la suciedad arrastrada por los films pueda quedar en su interior al enrollarse el material.

El lavado se realiza a alta velocidad y con agua, a la que en caso de ser necesario se le añadirá detergente, en una lavadora rotativa (3) provista de paletas. La acción del rotor provisto de paletas hace que en ciclos muy cortos de lavado, entre 1 y 3 minutos, limpie el film previamente triturado.

Posteriormente el producto junto con el agua utilizada en cada ciclo, se descargan en un equipo separador (4), que tamiza el agua y descarga el plástico en la base de un husillo (5) de acero inoxidable que lo transporta hasta la cuba de aclarado (6), dotada de un sistema de agitación y movimiento que garantizará la calidad del lavado/aclarado y el desprendimiento de la suciedad que se haya resistido a la acción de la lavadora rotativa (3).

Los plásticos serán extraídos de la balsa y descargados directamente en una centrifugadora (7) cuya función es escurrir y secar el producto.

Tanto el tanque de lavado (3) como el de aclarado (6), estarán conectados con la red de agua de la planta de modo que su llenado se realice de modo rápido y fácil, contando para ello con el correspondiente juego de tuberías y válvulas. El accionamiento de las válvulas será eléctrico, por lo que el sistema vendrá equipado con un panel de mando y control.

La centrifugadora (7) eliminará el exceso de agua contenida por los filmes retomándola al proceso a través de un sistema de depuración por microfiltración. El agua escurrida tras el paso por la lavadora, con una mayor carga de suciedad, también es recogida junto con el material del fondo de la cuba de aclarado, extraído por medio del colector de fondo en un depósito receptor común. Los lodos prensados, resultantes del proceso de depuración-recirculación, son descargados en un contenedor para su transporte al vertedero o tratamiento de estabilización, tal y como se describe en otro apartado.

Secado del Film

El principal elemento para el secado del plástico lavado es la centrifugadora (7), obteniéndose un alto nivel de escurrido y secado. La impulsión mediante un motor ventilador (8) desde la salida de la centrifugadora (7) hasta el alimentador del aglomerador contribuye también a su secado.

El secado del film se completa con su aglomerado, ya que éste admite un porcentaje de humedad superior a la extrusión final, caso de que esto se lleve a cabo.

Aglomerado o Compactado

Este proceso sirve para preparar el producto para otras operaciones de reciclaje, pero tiene otra función que resulta de gran importancia en este proceso, como es la obtención de un producto de mayor densidad, que facilitará las operaciones de almacenamiento y de transporte del producto final.

Consiste en someter al plástico a una trituración y calentamiento de manera que pueda adquirir una cierta fluidificación que sin llegar a una extrusión propiamente dicha, presente unas características suficientes para conseguir los objetivos indicados anteriormente.

Alimentación del aglomerador

La alimentación al aglomerador (9) se realiza mediante una cinta transportadora (10) que a su vez se alimenta mediante el motor ventilador (8). Esta cinta transportadora tiene la función también de depósito pulmón o regulador (11). Por ello tanto la anchura de banda, longitud, y tolvines, son de mayor capacidad.

Almacenamiento

Se utilizan para el almacenaje del producto terminado, sacas de material sintético de entre 1 y 2 m^{3} de capacidad.

Sistemas de transporte en las distintas fases del proceso

Del almacén (1) de plásticos de la planta de selección hasta el molino (2), de la centrifugadora (7) hasta el depósito alimentación del aglomerador (9), así como de ésta hasta las sacas de almacenado y transporte, se utilizan sistemas de transporte por motor-ventiladores, con sus correspondientes ciclones de descarga, tal como se describe en otros párrafos de esta memoria.

El producto triturado, es transportado desde el triturador (2) hasta la lavadora (3) mediante una cinta transportadora (10) con banda de goma y nervada. El producto, escurrido tras el lavado principal, se transporta a la cuba de aclarado (6) mediante un husillo (5) de acero inoxidable, con fuerte pendiente para completar el escurrido -ver figura 3-.

Características generales de la trituradora (2)

Se trata de una trituradora (2) de alimentación manual al que se adapta una embocadura de tubería proveniente del silo de almacenamiento (1) de la planta de selección, que transporta las bolsas extraídas y almacenadas de la corriente de residuos de envases. El sistema de transporte es neumático.

La trituradora (2) viene diseñada con una amplia tolva que se puede alimentar mediante cinta transportadora, carretilla elevadora, o manualmente. Esta tolva se adaptará al sistema de alimentación descrito más arriba. Se garantiza un continuo y económico aprovisionamiento de material sin necesidad de asistencia manual y sin necesidad de tener una persona al lado de la máquina para alimentarla.

Un empujador con avance hidráulico arrastra automáticamente el material a triturar a la cámara donde está el rotor de corte. Esta operación se realiza mediante controles de la capacidad de carga.

Las guías empujadoras internas están fabricadas de un plástico altamente antiabrasivo (Polyamida) y son ajustables. Los cilindros hidráulicos se fijan con un cardan, para evitar cualquier esfuerzo lateral sobre las empaquetaduras del pistón. Esta máquina utiliza un rotor fabricado completamente en acero especial, tiene un diámetro de 368 mm y funciona a una velocidad de 80 - 120 r.p.m.

Utiliza cuchillas reversibles cóncavas, montadas en un soporte especial. Estas cuchillas proporcionan una gran calidad de corte. La forma de estas cuchillas garantizan un alto rendimiento de corte y un bajo consumo energético y máxima producción de material triturado.

El tamaño de la astilla a triturar viene determinado por una parrilla de salida situada debajo del rotor. La máquina se puede suministrar con una parrilla cuyos agujeros se pueden abrir hidráulicamente.

El arranque es con embrague hidrodinámico para que la puesta en marcha de los trituradores se haga sin esfuerzo.

La potencia se transmite desde los electromotores por medio de correas hasta un engranaje de gran tamaño que está localizado al final de uno de los lados del rotor.

La capacidad de producción es de 300 kg/hora.

Características del lavadero de alta velocidad

Se incorpora una técnica de lavado moderna basada en un lavado a alta velocidad, mediante un disco rotativo con martillos. La carga de producto es baja, en torno a los 10 kgs. Para el material objeto de proceso, los ciclos de lavado superarán ligeramente el minuto.

El lavadero (3) consiste en un tanque de acero inoxidable y un disco rotativo equipado con martillos rotativos. Estos martillos producen una alta fricción derivada de la energía que desarrollan. La alimentación se realiza mediante cinta transportadora proveniente de la trituradora (2).

Este lavadero viene equipado con un motor de 75 KW. y se pueden conseguir producciones de 500 Kgs/hora.

Criba vibratoria

Se trata de una criba cuya función es separar el agua contaminada, del film sometido al lavado de fricción. Las partes en contacto con el agua están fabricadas en acero inoxidable.

La potencia instalada de esta máquina es de 1 KW.

Características del módulo de lavado - cuba de aclarado

El lavadero (6) está completamente realizado en chapas de acero INOX AISI 304, perfectamente dobladas, soldadas eléctricamente y sin rebajas, y en acero al carbono.

Todas las partes que estén en contacto con el agua o el material, son de acero inoxidable, y el exterior está reforzado con perfilería en acero al carbono.

En el interior del lavadero (6), existe un mecanismo sumergido con aspas que agitan el material, mientras que en la superficie actúa un rodillo y unas paletas giratorias que empujan el material hacia un sistema de extracción rotativo que deposita el material en un transporte por sinfín a la centrífuga.

Todo el sistema de arrastre está montado con cojinetes oscilantes situados en el exterior del lavadero (6). Así se evitan problemas de estanqueidad permitiendo un largo funcionamiento aún en agua fuertemente contaminada.

La particular inclinación de la parte inferior del lavadero (6), permite que se concentren en un punto específico todos los lodos y fangos, donde son arrastrados por un transporte por sinfín del equipamiento para transporte de residuos y lodos, hasta la salida por válvulas neumáticas, temporizadas automáticamente, tanto el sinfín como las válvulas.

Características de la centrifugadora

Desarrollan las funciones de lavado, por fricción, del material y su limpieza y para una rápida y perfecta eliminación del agua del material lavado.

Para secar el film de plástico este debe estar troceado en un molino con una parrilla en torno a 50 mm de diámetro recomendado.

La centrifugadora (7) incluye un rodete equipado por paletas con una inclinación determinada, que actúan dinámicamente proyectando el producto a tratar contra las paredes de la malla perforada de la centrifugadora (7), expulsando, como consecuencia, el exceso de agua del material lavado.

La estructura es particularmente sólida. Las piezas mecánicas están sobredimensionadas y construidas con materiales de primera calidad, para que la máquina tenga una larga vida operativa.

Características del aglomerador

El aglomerador (9) es una máquina cortadora, compactadora y extrusora de husillo corto equipada con una potencia de compactadora de 22 Kw. Diámetro de depósito de la cortadora compactadora de 900 mm construido en acero inoxidable. La potencia de extrusora es de 15 kw, equipada con variador de frecuencia. Diámetro de husillo de 63 mm y una longitud efectiva de 450 mm. La acción calefactora del cilindro se realiza con una resistencia de 3 Kw en dos zonas calefactadas.

El cilindro-extrusora en ejecución resistente y enfriado por aire, el husillo revestido y nitrurado.

Equipado con sistema de paletización KG 80 y sistema de enfriamiento de granza FG 10, con dispositivo de ajuste de la velocidad de la extrusora y ventilador enfriador.

Equipamiento para aspiración y transporte de ligeros

El equipamiento para aspiración y transporte de ligeros incluye uno o varios aspiradores centrífugos; cada uno con un ventilador de tipo centrífugo con aspiración axial simple, rotor abierto y montado sobre el eje del mismo motor en el que:

- caja y rotor son realizados en chapa de acero al carbón, perfectamente doblada, soldada eléctricamente y sin rebabas;

- el motor es eléctrico trifásico, asíncrono, con ventilación externa y grado de protección IP55.

En el transporte de residuos y lodos, el agua de lavado que pasa después de cada ciclo de lavado, por la criba vibrante, se deposita en una de las arquetas del sistema de saneamiento, que conduce a todas las aguas al la cuba de recepción, previa al proceso de microfiltración.

Debajo del módulo de aclarado, va colocado un depósito accionado mediante una bomba que transporta el lodo para su descarga en otra arqueta del sistema de saneamiento.

Estructuras de apoyo

Todas las máquinas que componen el proceso, vienen equipadas con sus elementos de apoyo.

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Abastecimiento y saneamiento de aguas

Las necesidades de agua para el lavado dependen de la suciedad del producto a lavar, y del rendimiento del proceso. No obstante hemos considerado de acuerdo con otras experiencias que hemos tenido ocasión de conocer, que el consumo necesario para las operaciones de lavado es de 15 l/kg de plástico. Se espera que el ciclo medio de lavado tenga una duración de 90 segundos y se laven 10 Kgs. de producto. Este caudal se proveerá de la instalación para limpieza existente de la nave de maquinaria, contigua a la instalación. Se prevé reutilizar el agua consumida, una vez sometida al proceso de limpieza mediante un sistema de micro filtración, descrito en otro apartado. Por este motivo tanto las necesidades de agua de la red, como el vertido a la red de saneamiento general del centro, será mínimo y circunstancial. En este último caso se realizarán tras la extracción mediante bombeo, de las aguas de la cuba de recepción.

Sistema de depuración y reutilización del agua de lavado

Se proyecta un sistema de depuración para la descontaminación del agua de proceso, con la finalidad de reutilizar la misma agua en sucesivas operaciones de lavado.

El sistema consiste en una microfiltración mediante un sistema de membranas fabricadas en nylon.

El conjunto de operaciones del sistema se describen a continuación:

Depósitos

Se construyen dos depósitos enterrados de 3 metros de diámetro y 2,5 metros de altura. Están fabricados en fibra de vidrio. Uno de los depósitos almacena las aguas sucias de proceso de donde son bombeadas al mecanismo de microfiltración y de ahí el agua depurada abastece por gravedad al otro deposito que almacena y dota del caudal necesario para mantener el proceso de lavado. El agua del depósito se bombea hasta un pequeño depósito de 300 litros de capacidad que suministra el agua a la máquina lavadora a un caudal de 150 l/min con objeto de realizar el llenado de la lavadora en el menor tiempo posible.

Colector de aguas residuales

Este colector conecta a través de una arqueta con el depósito ya indicado. De la arqueta se proyecta otro colector hasta la tubería de saneamiento que atraviesa las naves de maquinaria y de selección por la zona central. Este colector se utilizará cuando se produzca la limpieza o se tenga que incorporar agua limpia previo desagüe del agua con excesiva carga de suciedad.

Equipo de agitación y bombeo

Se trata de un agitador de acero inoxidable provisto de un motor reductor de 4 CV de potencia que opera dentro del depósito de recepción. Las palas están diseñadas para barrer la superficie del depósito. La bomba, sumergida en este depósito es especial para aguas sucias. Funciona mediante autómata correspondiente al separador. Está equipada con boya de nivel, y un filtro especial construido en acero inoxidable.

Este conjunto abastece de agua sucia al sistema separador o depurador.

Equipo de separación por microfiltración

Se trata de un conjunto separador de sólidos/líquidos mediante filtros de nylon. Está equipado con mecanismos de control manual y automático. Equipado con automatismos para la auto limpieza, sistema de seguridad, sondas de nivel, etc.

Compactador

Es un equipo que funciona de forma automática junto con el separador. Construido en acero inoxidable y provisto de motor reductor de 4 CV de potencia.

Los lodos originados en el compactador se recogen directamente y por gravedad, en un contenedor situado en el suelo y por debajo de la salida del compactador. Este contenedor provisto de ruedas se recoge con un camión autocargador que lo transporta directamente hasta el vertedero de rechazos del centro.

Balance de masas

Con la instalación que se proyecta se pretende obtener un subproducto para su reciclaje, de un material que hasta ahora se deposita en el vertedero. En el proceso en cuestión se incorpora agua para lavado y se extraen impurezas, antes incrustadas en el residuo, a través del agua que previa limpieza mediante el sistema que se detalla en otro apartado, constituyen un lodo que será transportado al vertedero.

Se estima que el lodo resultante del sistema de limpieza tenga una humedad del 50%.

Este lodo incorpora el 90% de la suciedad del plástico.

La cantidad de suciedad del plástico supone por término medio un 30% del peso de plástico.

La cantidad máxima de plástico, procesada a medio plazo, será de 500 t/año.

La cantidad procesada de film procedente de la planta de Carcar, será de 200 t/año.

Una vez incorporado el proceso objeto de proyecto, se derivarán al vertedero 120 t. de lodo (50% de agua) y 140 serán derivadas mediante recuperación al ciclo de consumo. El proceso es fuertemente consumidor de agua, superando los 15 litros por kg de plástico lavado. Con el sistema de depuración previsto se pretende reutilizar más del 80% del agua de lavado. Entre 60 y 100 t de agua se verterán en el vertedero conformando el lodo, extraído del compactador.

Repercusión sobre el medio ambiente

El proceso de tratamiento de los distintos residuos se basa en una manipulación mas o menos automatizada o mecanizada de los residuos orgánicos o húmedos por un lado, o de los residuos inertes y/o secos por otro. En ambos procesos pero sobre todo en el de orgánicos se producen olores y líquidos derivados de la hidrólisis de las sustancias con mayor porcentaje de humedad en el caso de los orgánicos y de derrames por suciedad incrustada en el caso de los envases y otros de esa naturaleza. La instalación que se proyecta es un apéndice de la planta de selección de residuos de envases cuyo objetivo responde a dar un paso más en los procesos de recuperación. Se trata de limpiar y presentar en mejores condiciones de las que tiene en la actualidad uno de los productos potencialmente
recuperables.

Es por tanto una instalación de mejora ambiental de la planta, que pondrá en el mercado productos que ahora son depositados en el vertedero.

No obstante, la instalación objeto del proyecto es emisora de ruidos, generadora de residuos y consumidora de energía. Aspectos que se consideran en los apartados siguientes:

Emisiones a la atmósfera

La instalación objeto de proyecto no produce emisiones a la atmósfera. En alguna ocasión no prevista pudiera producirse polvo derivado del molido de plásticos muy sucios, suficiente como para salir por la boca del mismo. El riesgo de producirse es muy bajo y el efecto producido también sería poco reseñable.

Vertidos líquidos

El agua sucia que también recoge la suciedad de la centrifugadora (7), es filtrada de los restos sólidos mediante el sistema de microfiltración indicado. El agua entra de nuevo en el circuito.

Solamente se producirán vertidos al colector de aguas sucias de la planta cuando se desagüe el depósito receptor o las balsas de lavado y aclarado en situaciones de limpieza, mantenimiento, averías u otras circunstancias esporádicas.

Este vertido circunstancial, no tiene ninguna repercusión en el sistema de tratamiento de la planta, debido a la cantidad y a la calidad del vertido siempre mejor que el habitual de otras fuentes (compostaje, servicios, vertedero).

Residuos sólidos

Como se ha comentado anteriormente la instalación objeto de proyecto tiene la finalidad de disminuir la cantidad de residuos generados en la planta y desde esta perspectiva se podría considerar como un proceso corrector del efecto de los residuos al disminuir su producción.

Aun así la actividad o proceso concreto, genera residuos sólidos que no son mas que las partículas incrustadas en el plástico y extraídas de la operación de lavado.

Se obtiene una fracción sólida en el separador y prensa. Es un producto semisólido no recuperable, que por tanto se depositará en el vertedero. En caso de que el exceso de humedad afectara al vertedero, este producto será sometido al mismo proceso al que se someten algunos residuos orgánicos no aptos para la obtención de compos comercializable. Este proceso de fermentación aerobia hará disminuir el contenido de humedad y corrige el efecto que ésta puede producir en el vertedero.

No está previsto que se generen residuos de otro tipo ni en otro estado físico.

Fuentes emisoras de ruido

Todos los equipos mecánicos empleados en la instalación deben ser considerados como fuentes generadoras de ruidos continuos de nivel constante.

Por otra parte, es de suponer que ocasionalmente se produzcan ruidos de impacto (tareas de carga, descarga y manipulación de materiales), que dada su singularidad resultan de una trascendencia mínima en el contexto ambiental.

En estas condiciones, parece razonable admitir niveles de ruido en el edificio comprendidos entre 70 y 80 dB(A).

Las fuentes de emisión de ruido en los procesos de lavado y triturado -triturador (2) y centrifugadora (7)- se encuentran fuera de la nave cerrada. La repercusión sobre la actividad humana afecta al operario supervisor del proceso. Por el momento no se prevé un puesto de emplazamiento fijo, mientras no se alimente manualmente el molino. Esto se producirá cuando se traten productos de origen no doméstico.

En cualquier caso los operarios que trabajen o circulen en el entorno de las fuentes de emisión deberán disponer de los protectores reglamentarios.

Vibraciones

En prevención de reducir o evitar la transmisión de vibraciones generadas en el propio funcionamiento de los equipos de producción, se utilizarán sistemas adecuados de fijación como puedan ser conjuntos silemblocks u otros que garanticen una atenuación del 98%.

B.- Descripción del proceso de fabricación

El proceso para la fabricación de madera sintética, según la invención, comprende, al menos, las fases siguientes:

a) se parte de una fibra celulósica (M2) seca con un contenido de humedad por debajo del 15% en peso, además de tener un tamaño de gránulo determinado. Esta fibra es mezclada (21) con los residuos de materiales plásticos (M1) obtenidos en la instalación descrita más arriba, en la que dichos materiales plásticos son sometidos a un proceso de acondicionamiento y limpieza, troceados, lavados y secados para conseguir la calidad requerida.

b) se prepara la mezcla (21) de fibras y residuos plásticos en la proporción requerida que está en un rango que va en peso, desde el 35% plástico - 65% fibra a 65% plástico - 35% fibra; siendo la mezcla preferida alrededor de 50% plástico - 50% fibra. Los materiales plásticos utilizados pueden ser una mezcla conocida de materiales plásticos compatibles, por ejemplo, 50% en peso de polietileno de alta densidad y 50% de polietileno de baja densidad;

c) una vez preparada la mezcla (21) en el porcentaje deseado, se la somete a un proceso de amasado (22) a temperatura relativamente alta con el fin de conseguir la homogeneización y estabilización de la mezcla, de forma que el plástico reblandecido recubra los gránulos de la fibra celulósica. Este proceso de amasado y estabilización de la mezcla se realiza bajo agitación (23) con objeto de conseguir una mezcla formada por gránulos sueltos que puedan ser alimentados a la extrusora;

d) se añaden otros componentes (24) cuando sea necesario: por ejemplo cuando se quiere dar a la madera sintética un acabado determinado, o un color determinado, se utilizará esta etapa de amasado y estabilización de la mezcla para añadir los pigmentos requeridos;

e) la mezcla homogénea (25) de gránulos es alimentada a continuación a una extrusora (26) donde es sometida a un proceso de extrusión a relativamente baja temperatura. A la salida de la extrusora el material descargado es sometido a un proceso de conformado, estirado y enfriado (27) para a continuación ser cortado a las dimensiones deseadas en función de las aplicaciones a las que vaya destinado.

El producto obtenido (3) es un material compuesto que puede ser considerado como una madera sintética que se obtiene a partir de una mezcla seca de fibras celulósicas y termoplásticos reciclados. Con esta madera sintética es posible fabricar una gama de productos, tales como materiales de construcción, tablillas, traviesas, paneles, baldosas para suelos, molduras, componentes estructurales, peldaños, puertas, ventanas, repisas, mobiliario de casa y jardín como jardineras, vallas, muebles para exterior, baldosas de jardines, cubiertas e islas de juegos infantiles, equipamiento para granjas y ranchos, incluyendo vallado de pastizales, postes y barras, componentes marinos como cubiertas para barcos, mamparos y pilotes.

Los distintos tipos de materiales que se pueden utilizar para la producción de éste tipo de material compuesto (3), que en adelante denominaremos madera sintética (3), son:

Materiales poliméricos

Los materiales plásticos o poliméricos (M1) utilizados son termoplásticos, debido a que los polímeros termoestables se degradan al calentarse.

Se pueden utilizar una gran cantidad y variedad de este tipo de materiales; entre éstos se encuentran los films plásticos, termoplásticos vírgenes como el polietileno (PE), policloruro de vinilo (PVC), polietileno de baja densidad (LDPE) y plástico de desecho de industrias así como otros materiales de polímero reciclables.

Cualquier material celulósico (M2) puede ser utilizado como materia prima para la fabricación de la madera sintética (3); estos materiales celulósicos pueden ser, por ejemplo, periódicos viejos, alfalfa, pulpa de trigo, trozos de madera, partículas de madera, serrín, fibras de madera, harina de madera, cartón, paja y otros materiales celulósicos fibrosos.

Antes de ser mezclados ambos materiales (M1), (M2) para realizar el proceso de extrusión, los materiales celulósicos (M2) deben ser secados para que su contenido de humedad no supere nunca el 15% en peso. Más particularmente, el contenido de humedad está comprendido entre el 1% y el 9% en peso. Lo ideal sería que el contenido de humedad no fuera superior al 2% en peso.

En esta fase del proceso se añaden a la mezcla (21) componentes (24). Estos componentes (24) pueden ser:

-

Agentes cohesionantes.

-

Lubricantes y ceras.

-

Aditivos.

Cada uno de estos componentes añadidos (24) posee funciones y se añaden con finalidades específicas. Pueden añadirse uno, varios o todos los componentes (24) citados sin alterar por ello la esencia del invento.

Las principales funciones, finalidades y objetivos de estos componentes añadidos (24) son:

\bullet Agentes cohesionantes: sirven para fortalecer la unión entre las fibras celulósicas (M2). Estos agentes cohesionantes deben tener la propiedad de formar un enlace fuerte a bajas temperaturas. Ejemplos de agentes cohesionantes son los poliuretanos como isocianato, resinas fenólicas, poliesteres insaturados y resinas epoxi; (o sus combinaciones).

Aunque el material de entrada pueda contener algún agente cohesionante para fortalecer la unión entre los hilos de las fibras celulósicas, su presencia no es esencial para la obtención del producto final, por lo que se puede prescindir de ellos sin alterar por ello el objeto del invento.

\bullet Lubricantes y ceras: tienen una gran importancia en el proceso de extrusión, tanto en la fluidez del material dentro de la extrusora como en la disminución en el desgaste de piezas básicas de la extrusora (como son el tornillo y el cilindro).

Los lubricantes mejoran la procesabilidad, realizando varias funciones, entre las que destacan:

\bullet Reducir la fricción entre las partículas del material, minimizando el calentamiento friccional y retrasando la fusión hasta el punto óptimo.

\bullet Reducir la viscosidad del fundido promoviendo el buen flujo del material.

\bullet Evitar que el polímero caliente se pegue a las superficies del equipo de procesamiento.

A los lubricantes se los clasifica en:

\bullet Lubricantes externos, que son los que reducen la fricción entre las moléculas y disminuyen la adherencia polímero metal. Los tipos de lubricantes externos son: Homopolímeros de polietileno (Ceras de polietileno, son polietilenos de muy bajo peso molecular, ligeramente ramificadas, con temperaturas de fusión de 100 a 130°C), parafinas (con pesos moleculares entre 300 y 1500, y temperaturas de fusión entre 65 y 75°C. Las lineales son más rígidas, por su mayor cristalinidad. En las ramificadas, la cristalinidad es menor y los cristales más pequeños), ésteres grasos (se trata de glicéridos obtenidos de sebos y contienen ácidos grasos con 16 a 18 átomos de carbono. El más importante es el triestearato), amidas de ácidos grasos, estearatos metálicos y ácidos grasos.

\bullet Los lubricantes internos provocan un efecto sobre la fase de resina produciendo una reducción de la viscosidad y por lo tanto un incremento del flujo derretido, también producen una disipación de calor lo que impide el quemado de la resina. Los tipos de lubricantes internos son: Alcoholes grasos, ésteres y ceras.

\bullet Aditivos: se utilizan para modificar alguna de las propiedades del producto final o bien darle una cierta propiedad que sin la adición de alguno de estos productos no se lograría obtener.

A continuación enumeramos los tipos de aditivos mas frecuentes que se utilizan en la producción de la madera sintética (3) de acuerdo con el proceso objeto del invento:

- Compatibilizantes

También llamados promotores de adhesión o agentes de acoplamiento. En general cuando se desea promover la adhesión entre dos polímeros inmiscibles, reciben el nombre de compatibilizantes, mientras que cuando se desea promover la adhesión entre un polímero y un relleno reciben el nombre de agentes de acoplamiento.

Los agentes de acoplamiento actúan:

\bullet Incrementando la resistencia a la tracción, flexión e impacto.

\bullet Incrementando la temperatura de servicio.

\bullet Reduciendo la absorción de agua.

\bullet Incrementando la consistencia o compactación así como resistencia al impacto y rotura posterior a la inmersión en agua.

\bullet Incrementando la resistencia al creep.

Los agentes de acoplamiento pueden clasificarse en:

\ding{226} reactivos, que interaccionan químicamente con los componentes de la mezcla y forman enlaces covalentes. Los grupos reactivos pueden ser ácidos carboxílicos, epoxi (glicidilmetacrilato, oxazoline), anhídrido maléico, etc. Son copolímeros de etileno copolimerizados con estos grupos reactivos o injertados con anhídrido maléico.

\ding{226} no reactivos. Basan su funcionalidad en la polaridad. Reducen la tensión interfacial e incrementan la adhesión creando interacciones polares como enlaces de hidrógeno o fuerzas de Van der Waals. Son copolímeros de etileno y acrilatos (EMA, EEA, EBA) o terpolímeros que contienen grupos CO y/o vinilacetato.

También como agentes de acoplamiento pueden utilizarse organosilanos. En el tratamiento de fibras con aminosilanos, el silano hace la superficie de la fibra hidrofóbica y por tanto compatible con la resina. Al combinar aminosilanos con poliolefinas funcionalizadas con anhídrido maléico, la amina reacciona con el anhídrido maleíco formando una fuerte unión entre la fibra y la resina.

Se recomienda para composites celulósicos-poliméricos poliolefinas funcionalizadas con anhídrido maleíco.

- Antioxidantes

Los antioxidantes, conocidos también como estabilizadores térmicos, son compuestos orgánicos que inhiben o retardan la oxidación del polímero y sus efectos de degradación como son la decoloración, cambio de viscosidad, pérdida de propiedades físicas, pérdida de claridad y superficies agrietadas o cuarteadas.

La oxidación se presenta como resultado de la exposición de un polímero a temperaturas elevadas durante su procesamiento y largos tiempos de exposición al medio ambiente. Este proceso puede inhibirse de varias formas, y por ésta razón, las combinaciones de compuestos químicamente activos, producen a menudo los mejores resultados. Los antioxidantes se clasifican usualmente como primarios o secundarios de acuerdo con la naturaleza de su reacción química.

Las aminas aromáticas o fenólicas son consideradas antioxidantes primarios, mientras que los fosfitos y tioésteres son considerados antioxidantes secundarios porque reaccionan más tarde en el proceso de degradación.

- Antimicrobianos

Los biocidas, funguicidas, etc., están entre los químicos clasificados como pesticidas y, en consecuencia, están sujetos a las regulaciones de la EPA. El propósito de este ingrediente activo es proteger del deterioro a los artículos de plástico, así como también de los olores y de la decoloración. La adición de niveles pequeños de la sustancia activa protege a los artículos de un gran número de bacterias, hongos y fermentaciones.

Un ejemplo de antimicrobiano es el Isotiazolin.

- Agentes espumantes

Los agentes químicos espumantes son compuestos que se descomponen a temperaturas elevadas, formando un gas que expande el material plástico y le imparte a éste una estructura celular, misma que reduce el peso del polímero, evita rechupados, aumenta su rigidez y mejora sus propiedades aislantes y acústicas, además de ayudar también en la reducción de costos.

\newpage

Los agentes espumantes más interesantes son los que producen nitrógeno en su descomposición, como es el caso de la Azodicarbonamida. También se suelen utilizar derivados del ácido cítrico con bicarbonato sódico.

- Retardadores de llama

La ignición de una material plástico puede ocurrir bien por la presencia de una llama, bien por autoignición de los gases de descomposición producidos por el calor.

Los materiales plásticos, por su propia naturaleza, no pueden ser resistentes al fuego, por lo que hay que añadirles sustancias que sean capaces de disminuir su capacidad de ignición y velocidad de combustión.

Son los llamados "retardadores de llama" o agentes ignífugos, cuya actuación y efectividad depende no sólo de sus características sino también de las del polímero a que se añade. Ya que una alta concentración de cargas tiene una influencia negativa en la resistencia al impacto y otras propiedades físicas, la dispersión de los aditivos retardantes a la llama es de extrema importancia. Esto es válido para ambos tipos de retardantes a la llama (ingredientes activos halogenados y no halogenados).

Las formulaciones típicas con halógeno contienen un compuesto de bromuro o cloruro y antimonio.

Los no halogenados utilizan ingredientes de base fosfórica.

- Estabilizadores ultravioleta

El envejecimiento de los polímeros puede definirse como un proceso de deterioración por efectos combinados de las radiaciones atmosféricas, temperatura, agua, oxígeno, microorganismos y otros agentes atmosféricos. A esto hay que sumar la acción de otros agentes externos, como los esfuerzos mecánicos que deterioran el material aunque no modifican su estructura química.

Los estabilizantes ultravioleta son aditivos destinados a impedir, o evitar, la fotodegradación causada por la radiación ultravioleta presente en la luz solar y en toda fuente de luz artificial.

La adición de estos estabilizantes puede realizarse en el monómero (puesto que no interfieren en el proceso de polimerización), durante el transcurso de la producción, en el proceso de composición de una formulación, e incluso mediante tratamiento de la superficie de piezas acabadas.

Para obtener una buena protección es necesaria una concentración alta del fotoestabilizante y su eficiencia dependerá del tipo, de la historia del procesado, de la movilidad y de la compatibilidad con el material, así como de la transparencia y/o color del material, espesor y sensibilidad del polímero base frente a la luz ultravioleta.

Una cantidad significativa del estabilizante puede desaparecer del material por exudación, volatilización, extracción con disolventes durante el proceso de fabricación y con el uso a largo plazo, siendo el problema tanto mayor cuanto mayor sea la relación superficie/volumen.

Los fotoestabilizantes ultravioleta pueden actuar por cuatro mecanismos principales frente a la radiación ultravioleta:

\bullet

Absorbentes/apantallantes de ultravioleta.

\bullet

Desactivadores de estados excitados.

\bullet

Atrapadores de radicales libres.

\bullet

Descomponedores de peróxidos.

Los estabilizantes ultravioleta se pueden agrupar según su estructura química en:

\bullet

Pigmentos.

\bullet

Complejos metálicos.

\bullet

Derivados del ácido salicílico.

\bullet

O-hidroxibenzofenonas.

\bullet

O-hidroxifenilbenzotriazoles.

\bullet

Aminas impedidas.

\bullet

Fenoles impedidos.

\bullet

Fosfatos orgánicos.

\bullet

Diarilaminas.

\bullet

Quinonas.

\bullet

Carotenos.

\bullet

Fotoestabilizantes poliméricos.

Existen muchos otros tipos de aditivos, los cuales pueden incorporarse dentro de esta madera sintética (3). Cabe citar, entre otros:

\bullet

Estabilizadores (por ejemplo, estabilizadores de calor).

\bullet

Agentes nucleantes.

\bullet

Modificadores de impacto.

\bullet

Pigmentos y tintes (orgánicos).

\bullet

Endurecedores.

Normalmente la proporción que se emplea para realizar la mezcla de los materiales antes de comenzar con el proceso de extrusión es de un 50% de materiales celulósicos (42) y un 50% de materiales termoplásticos (41). Aunque según el tipo de madera sintética (3) a obtener, o según las propiedades mecánicas deseadas para esa madera sintética (3) estas proporciones pueden variar.

Por ello, las fórmulas que se utilizan para la obtención de las maderas sintéticas (3), así como de las proporciones de cada material (M1), (M2) que se utilizan pueden variar dentro de la Tabla, en la que se pueden ver las distintas composiciones que se pueden utilizar para la obtención de la madera sintética (3):

Fórmula	I	II	III	IV
Harina de madera	25.00	25.00	25.00	25.00
Polietileno	15.00	12.50	15.00	7.50
Estearato de Cinc	0.75	1.50	1.00	1.25
Cera	0.50	0.50	0.50	0.75
Resina fenólica	1.50	0.00	0.00	8.50
Isocianato	0.50	1.00	0.00	0.00
Resina epoxi	0.00	0.00	2.50	0.00
Catalizador	0.00	0.00	0.0075	0.00

En el extrusor se trabaja con flujos de entre 68 kg/hora y 350 kg/hora, pero estos se pueden aumentar dependiendo de la máquina de extrusión que se vaya a utilizar.

La temperatura utilizada en el extrusor va a depender de la mezcla que forma del compuesto y de la velocidad a la que trabaje el extrusor. Para las fórmulas de la Tabla anterior y dentro de los flujos de trabajo anteriores la temperatura óptima es de aproximadamente unos 160°C, aunque esta temperatura también variara dependiendo de la extrusora utilizada. La temperatura de extrusión suele ser baja en comparación con la "verdadera fusión" de los fluidizadores termoplásticos.

La masa del fundido de las fórmulas de fibra celusósicas más plásticos con alto contenido de fibra se caracterizan por no tener propiedades viscoelásticas, o sea no se parece a una masa fundida tradicional de PVC, de Polipropileno o de Polietileno. Para transformarlas en cualquier extrusora previamente debemos lograr ajustar las temperaturas de equilibrio de cada zona.

Las temperaturas en régimen de trabajo son: Zona 1ª, 150°C en el control de temperatura junto a la tolva de alimentación y llegando hasta 180°C en el último control de temperatura del husillo.

Dado que la masa nunca debe llegar a fundir por únicamente el efecto del calor, siempre deberemos tener los ventiladores de cada Zona para refrigerar la masa si la temperatura se eleva por encima de la programada.

Es muy importante controlar la temperatura en la alimentación ya que si se calienta en exceso el plástico que rodea la fibra, se funde y la fibra lo chupa y entonces no es transportada por los husillos. La temperatura inicialmente se debe programar en la Zona 1ª algo más baja, 140°C y a ser posible teniendo en marcha el agua de refrigeración del cuello de alimentación. Con la máquina abierta ir transformando lentamente la granza y ver si la masa que sale es plástica, sino subir la temperatura de la última zona a 185°C ó 190°C, la apariencia de la fibra es ligeramente a la de una materia cruda, sin color de azúcar quemado.

Seguidamente programar en los controladores las temperaturas de equilibrio a velocidad lenta, para que cuando subamos la velocidad la energía de cizallamiento se elimine, ya que tenemos que evitar que el calor de la fricción nos funda el material en la primera zona. Es mejor que el material este frío ya que por cizallamiento se calienta muy fácilmente. Subir paulatinamente la velocidad hasta ver que controlamos en todo momento la producción proporcional a las revoluciones. Estas temperaturas de equilibrio para cada máquina son muy importantes.

Una vez conocidas las temperaturas, montamos la hilera que queramos ensayar. (Tiempo máximo de permanencia de la fibra en la máquina 20 minutos). Inicialmente la temperatura de la hilera en la zona en que penetra el material tiene que esta 5°C por encima de la última Zona de la extrusora para posteriormente, cortada la calefacción, (reducir la temperatura aproximadamente a 120°C), de tal forma que la temperatura de la masa se estabilice en 140°C. La temperatura de salida a ser posible deberá ser la más baja posible para compactar el material y crear contrapresión. La fibra celulósica si sale muy caliente se despega y el perfil sale rugoso. También si el material se extruye sin una contrapresión no se logra fundir todos los gránulos y aparecen hinchazones en la superficie debido a producto no fundido. Este punto, es el más crítico, necesitamos que la extrusora siempre empuje el material a través de la hilera relativamente fría, por cizallamiento la masa se calienta y los ventiladores tienen que evitar que se sobrepasen las temperaturas programadas en cada zona.

Los aparatos que se utilizan en la producción de la madera sintética (3) son generalmente siempre los mismos. Lo que puede variar de una línea de fabricación a otra es la matriz, ya que dependiendo del producto que se quiera obtener se usa un tipo de matriz diferente.

Los aparatos principales de los que consta una planta para la producción de este tipo de compuestos de acuerdo con el proceso objeto del invento son (ver figura 5):

\bullet

Mezclador (41)

\bullet

Tolva de alimentación (42)

\bullet

Extrusor (43)

\bullet

Matriz (44)

\bullet

Sistema de enfriamiento del material compuesto (45)

Las tolvas de alimentación (42) pueden ser usadas como alimentadoras por gravedad o utilizando mecanismos (como por ejemplo tornillos sinfines) para realizar una alimentación forzada.

Las extrusoras (43) que se utilizan para la producción del material compuesto celulósico-polimérico (3) suelen ser de doble husillo o tornillo debido a que la mezcla con esta clase de extrusoras es más homogénea y además se puede trabajar con materiales de partícula muy pequeña.

El tipo de matriz (44) que se vaya a utilizar va a depender de la madera sintética (3) que se quiera obtener y de la mayor o menor calidad que se pretenda conseguir. Existen muchas variaciones de sistemas de matrices utilizados. Emplear unos u otros no altera el objeto del invento.

En ensayos realizados de acuerdo con este proceso, la madera sintética (3) obtenida es un sustituto de la madrera, que presenta las siguientes características y propiedades:

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Composición (espectrofotometría de IR)	55% serrín
	45% PE
Calorimetría (barrido diferencial de temperaturas desde 50°C a 300°C a una velocidad	PEBD
de 20°C/minuto)	PEAD
	PP
	Celulosa
Densidad (UNE EN 323)	946,7 kg/cm^{3}
Resistencia al impacto (UNE EN 438)	70 N
Contenido en cenizas (UNE 48 142)	200°C	91,7%
	400°C	1,8%
	600°C	1,2%
	900°C	0,9%
Dureza (UNE 56 534)	1,46 mm^{\bigbox}^{1}

Las tareas preliminares realizadas en el ensayo han incluido también el desarrollo a escala de laboratorio de unas formulaciones prototipo capaces de cumplir los requerimientos de la tabla anterior. Estas formulaciones han sido procesadas de modo discontinuo, utilizando rodillos de laboratorio, extrusoras monohusillo pequeñas y prensas.

Las formulas utilizadas se han obtenido a través de la Formula III que aparece en la Tabla siguiente y que aparece en el apartado sobre la producción del material compuesto celulósico-polimérico. Las fórmulas con las que se ha trabajado son las siguientes:

Fórmula	1	2	3	4	5	6
Serrín	11,35	10.90	10,35	9,98	9,53	9,08
Polietileno	6,80	7,26	7,80	8,17	8,62	9,08
Polietilenglicol	0,680	0,680	0,680	0,680	0,680	0,680
Cera	0,454	0,454	0,454	0,454	0,454	0,454
Resina epoxi	1,135	1,135	1,135	1,135	1,135	1,135
Agente de acoplamiento	0,558	0,534	0,510	0,490	0,466	0,444

De acuerdo con los buenos resultados obtenidos en los trabajos de investigación previos (ensayos de laboratorio) las materias primas a utilizar con preferencia serán polietileno de baja densidad (M1) y de serrín de pino (M2). Además de éstos materiales se utilizaran una serie de aditivos (24) para mejorar el proceso de fabricación de la madera sintética (3) y para mejorar alguna de sus propiedades; siendo dichos aditivos (24) lubricantes, agentes de adhesión y resinas epoxi. Los primeros se utilizan para mejorar la procesabilidad ya que reducen el desgaste de las piezas mecánicas, el compatibilizador promueve la unión entre el film de polietileno (M1) de baja densidad y el serrín (M2) y la resina epoxi le proporciona al material una mayor cohesión y dureza.

Preferentemente:

- El lubricante o cera es una amida de ácidos grasos cuya principal aplicación es como agente slip y desmoldeante interno, ya que disminuyen el coeficiente de fricción entre superficies. Las cantidades recomendadas a añadir son de 0,1 a 0,5%.

- El compatibilizador es un copolimero anhídrido de etileno-maleico que promueve la unión entre la superficie polar del serrín, derivada de los grupos hidroxilo de la celulosa y lignina, a la superficie no polar del polietileno.

Claims (16)

1. Instalación para triturado, limpieza y almacenamiento de materiales plástico/poliméricos reciclables, caracterizada porque consta de, al menos:

a) una trituradora (2) a la que llega material reciclado proveniente de un sistema de alimentación (1);

b) un lavadero rotativo de alta velocidad (3);

c) un equipo de separación sólido/líquido (4);

d) una centrifugadora (7);

e) un husillo de transporte (5) del material triturado y lavado desde el equipo de separación (4) hasta

f) un tanque de aclarado (6);

g) un aglomerador continuo (9), provisto de husillo de extrusión extracorto.

h) un equipo de compactación de sólidos (15)

i) una tolva de almacenamiento (13) del material reciclado;

j) equipamiento para aspiración y transporte de ligeros con, al menos, una boca de aspiración con apertura automática;

k) equipamiento para extracción del aire caliente y húmedo que se genera en el interior de la cámara del aglomerador (9), y

l) equipamiento para transporte de residuos y lodos, con sistema de depuración y reutilización del agua de lavado.

2. Instalación para triturado, limpieza y almacenamiento de materiales plástico/poliméricos reciclable, según reivindicación anterior, caracterizada porque la citada trituradora (2) incluye:

a) un sistema de alimentación manual al que se adapta una embocadura de tubería (1), proveniente del silo de almacenamiento, con un sistema de transporte neumático;

b) una amplia tolva que se puede alimentar mediante cinta transportadora, carretilla elevadora y adaptarse al citado sistema de alimentación manual;

c) un empujador con avance hidráulico, que arrastra automáticamente el material hacia la cámara de trituración, en la que se dispone

d) un rotor de corte, que utiliza cuchillas reversibles cóncavas.

3. Instalación para triturado, limpieza y almacenamiento de materiales plástico/poliméricos reciclable, según reivindicación 1, caracterizada porque el citado lavadero rotativo de alta velocidad (3) incluye:

a) un disco rotativo equipado con martillos rotativos dispuesto en un tanque de acero inoxidable al que llega el material reciclado mediante cinta transportadora proveniente del equipo de trituración;

b) una criba vibratoria, que separa el agua contaminada del material reciclado, sometido al lavado de fricción.

4. Instalación para triturado, limpieza y almacenamiento de materiales plástico/poliméricos reciclable, según reivindicación 1, caracterizada porque el citado tanque para aclarado (6) está realizado en chapas de acero inoxidable y acero al carbono soldadas eléctricamente y sin rebabas, en cuyo interior se dispone:

a) un mecanismo sumergido, con aspas que agitan el material reciclado;

b) un juego de rodillo y paletas giratorias que actúan en la superficie empujando el material reciclado hacia

c) un sistema de extracción rotativo que lo deposita en un transporte por sinfín.

5. Instalación para triturado, limpieza y almacenamiento de materiales plástico/poliméricos reciclable, según reivindicación 1, caracterizada porque la citada centrifugadora (7) incluye un rodete equipado por paletas, dotadas de una cierta inclinación que actúan dinámicamente proyectando el material reciclado contra una malla perforada, expulsando así el exceso de agua del material lavado.

6. Instalación para triturado, limpieza y almacenamiento de materiales plástico/poliméricos reciclable, según reivindicación 1, caracterizada porque el citado aglomerador continuo (9) incluye una máquina cortadora, compactadora y extrusora de husillo corto, y va equipado con un sistema de paletización y un sistema de enfriamiento de granza con dispositivo de ajuste de la velocidad de la extrusora y ventilador-enfriador.

7. Instalación para triturado, limpieza y almacenamiento de materiales plástico/poliméricos reciclable, según reivindicación 1, caracterizada porque el citado equipo de aspiración de ligeros incluye un ventilador de tipo centrífugo (8), con aspiración axial simple y rotor abierto montado sobre el eje del mismo motor, en el que la caja y rotor son realizados en chapa de acero al carbón, soldada eléctricamente y sin rebabas.

8. Proceso de fabricación de madera sintética a partir de dichos materiales plástico/poliméricos reciclados, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, según el mismo:

a) se parte de material celulósico reciclado (M2) con un tamaño de gránulo determinado y de dichos materiales plástico/poliméricos (M1);

b) se prepara una mezcla (21) de dicho material celulósico reciclado (M2) y de dichos materiales plástico/poliméri-
cos (M1) en la proporción requerida;

c) se somete la mezcla (21) a un amasado (22) a temperatura relativamente alta con el fin de conseguir la homogeneización y estabilización de la mezcla; de forma que el material plástico/polimérico reblandecido recubra los granos de la material celulósico reciclado;

d) este amasado (22) y estabilización se realiza bajo agitación (23) al objeto de conseguir una mezcla formada por gránulos sueltos, que puedan ser alimentados a una extrusora;

e) en esta fase de amasado y estabilización bajo agitación se añaden en su caso, componentes (24) que mejoran las características del proceso y/o del producto final (3);

f) se somete la mezcla homogénea (25) a una extrusión (26) relativamente a baja temperatura, con posterior conformado, estirado, enfriado (27) y corte final a las dimensiones deseadas y variables en función de la aplicación a que vaya destinado el producto (3).

9. Proceso de fabricación de madera sintética a partir de dichos materiales plástico/poliméricos reciclados, según reivindicación 8, caracterizado porque el contenido de humedad del material celulósico reciclado (M2) es menor del 15% en peso.

10. Proceso de fabricación de madera sintética a partir de dichos materiales plástico/poliméricos reciclados, según reivindicaciones 8 y 9, caracterizado porque la citada mezcla (21) incluye residuos plásticos poliméricos reciclados (M1), en una proporción comprendida entre el 35% y el 65% en peso; y material celulósico reciclado (M2), en una proporción comprendida entre el 35% y el 65% en peso.

11. Proceso de fabricación de madera sintética a partir de dichos materiales plástico/poliméricos reciclados, según reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque la temperatura durante la fase de amasado (22) está comprendida entre 50°C y 300°C con un barrido diferencial de temperaturas a una velocidad de, aproximadamente, 20°C/minuto.

12. Proceso de fabricación de madera sintética a partir de dichos materiales plástico/poliméricos reciclados, según reivindicación 8, caracterizado porque los componentes (24) añadidos en la fase de amasado (22) y estabilización bajo agitación (23) son, al menos, aditivos/pigmentos necesarios para proporcionar un acabado determinado a la mezcla homogénea (25).

13. Proceso de fabricación de madera sintética a partir de dichos materiales plástico/poliméricos reciclados, según reivindicaciones 8 y 12, caracterizado porque los componentes (24) añadidos en la fase de amasado (22) y estabilización bajo agitación (23) son agentes cohesionantes.

14. Proceso de fabricación de madera sintética a partir de dichos materiales plástico/poliméricos reciclados, según reivindicaciones 8 y 12, caracterizado porque los componentes (24) añadidos en la fase de amasado (22) y estabilización bajo agitación (23) son lubricantes y ceras.

15. Proceso de fabricación de madera sintética a partir de dichos materiales plástico/poliméricos reciclados, según reivindicación 9, caracterizado porque el contenido de humedad del material celulósico reciclado (M2) está comprendido entre el 1% y el 9% en peso.

16. Madera sintética de material compuesto celulósico/polimérico obtenida en el proceso descrito en las reivindicaciones 8 a 15 empleando materiales plásticos/polimérico reciclados en la instalación descrita en las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque presenta estructura con apariencia y aspecto final similar a la madera natural, pero con características aislantes/resistentes y de mecanización propias de los materiales sintéticos.