ES2309940T3 - Planta y metodo para el procesamiento de materiales plasticos heterogeneos procedentes del reciclado de residuos. - Google Patents

Abstract

Planta para el procesamiento de materiales plásticos heterogéneos procedentes del reciclado de residuos, para obtener un artículo plástico (16), que comprende por lo menos una unidad de pre-procesamiento (11) que puede recibir dichos residuos en la entrada y someterlos a por lo menos un proceso de trituración y filtrado, con el fin de ofrecer en la salida una masa de materiales plásticos heterogéneos, de un tamaño no superior a 30 mm aproximadamente, en cuyo interior se encuentran materiales no plásticos en un porcentaje en peso no superior a 10% aproximadamente, y una unidad de mezcla de plastificación (12) que comprende por lo menos una unidad de extrusión (31, 32) en cuyo interior se introduce dicha masa de materiales plásticos heterogéneos procedentes de la mencionada unidad de pre-procesamiento (11) con el fin de obtener una mezcla plástica heterogénea, y unos dispositivos de desgasificación (34) asociados con dicha unidad de extrusión (31, 32) con el fin de realizar una fuerte desgasificación de la citada mezcla plástica, por lo menos durante la extrusión, caracterizada porque dicha unidad de pre-procesamiento (11) comprende una pluralidad de contenedores (29, 30) para el almacenamiento diferenciado de dicho material plástico heterogéneo, rellenándose cada uno de los contenedores mencionados (29, 30) con material diferente, en función de las características estructurales diferentes del artículo de plástico (16) que se vaya a fabricar.

Description

Planta y método para el procesamiento de materiales plásticos heterogéneos procedentes del reciclado de residuos.

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La presente invención se refiere a una planta, y el método correspondiente, para el procesamiento de materiales plásticos heterogéneos, procedentes de procesos de reciclado de residuos, tanto urbanos como industriales. Para ser más exactos, la presente invención permite, partiendo de una masa de materiales plásticos heterogéneos, posiblemente pre-procesados, obtener en una unidad de extrusión una mezcla fundida que se puede inyectar en moldes para fabricar artículos de plástico con las características predeterminadas deseadas.

Se conocen plantas y métodos para el procesamiento y el reciclado de materiales plásticos procedentes de la recogida diferenciada y/o no diferenciada de residuos urbanos e industriales, que permiten por lo general depurar y separar grupos de polímeros homogéneos, extruirlos y posiblemente inyectar los productos extruidos en moldes con el fin de fabricar artículos de plástico.

El documento US 2003/0155063 describe un dispositivo y un método que posee las características del preámbulo de las reivindicaciones principales.

Los moldes pueden ser del tipo de inyección, de rotación, de presión de calor (heat blow) con una o más capas, espuma estructural, termoconformado, extrusión de perfiles y otros.

No obstante, estas plantas conocidas necesitan elaborar de forma separada polímeros homogéneos y por consiguiente presentan, corriente arriba, unos tratamientos costosos y complejos de selección, lavado, hilatura centrífuga, secado y transformación, con el fin de obtener a partir de la masa heterogénea de residuos procedente de la recogida, la división en grupos de materiales individuales u homogéneos, en los cuales la presencia de impurezas se reduce a porcentajes muy pequeños.

Para ello, se conocen dispositivos complejos para la selección de residuos procedentes de la recogida diferenciada, en los cuales, con la ayuda de sistemas manuales, semi automáticos o automáticos, se separan los diversos tipos de materiales plásticos como p. ej. PET (polietilen tereftalato) dividido también en la medida de lo posible según el color, HDPE (polietileno de gran densidad) y/u otros polímeros.

En las plantas conocidas, la calidad del producto final depende directamente de la calidad del plástico extruído; por consiguiente, para obtener productos de alta calidad, el plástico extruido debe tener características conocidas controlables de deslizamiento y fluidez, debe ser homogéneo, sin inclusiones gaseosas (a no ser que se hayan previsto éstas) ni materiales inertes, y se debe trabajar también por lo general a una presión elevada de inyección y moldeo. Estas condiciones suponen un incremento en la complejidad y los costes de la planta que impiden que la planta pueda trabajar material que no se haya sometido antes a procesos cuidadosos de lavado, selección y preparación.

Además, la presencia en la materia prima procedente del extrusor de polímeros heterogéneos y productos inertes, junto con el elevado nivel de emisiones gaseosas que se encuentran de forma natural, trae consigo funcionamientos defectuosos en la planta y en los moldes con los cuales se fábrica el artículo.

Los plásticos heterogéneos para los cuales no resulta ventajoso o posible realizar una separación eficaz suelen acabar en los basureros. La única alternativa práctica al basurero en la actualidad, para una parte mínima de las grandes cantidades de residuos plásticos heterogéneos recogidos, consiste en utilizarlo para producir energía en plantas especializadas.

Se conocen también plantas para el procesamiento de plásticos heterogéneos no seleccionados que no prestan sin embargo mucha atención a la liberación de gases del material durante el proceso y utilizan presiones de trabajo muy bajas y secciones de paso muy amplias a través del extrusor. Los productos finales, por tanto, ya sean perfiles extruidos o artículos moldeados se caracterizan porque tienen una sección grande, son pesados y tienen poca consistencia mecánica. Además, las elevadas secciones de los artículos requieren tiempos de enfriamiento muy largos, lo cual reduce de forma considerable la productividad de la planta.

El artículo así obtenido resulta por lo tanto muy caro y no tiene ninguna aplicación industrial particular ya que tiene poco valor técnico comparado con los mismos objetos fabricados con materiales plásticos puros, procedentes de materiales individuales reciclados o de otros materiales.

Uno de los objetivos de la presente invención es obtener una planta que permita utilizar plásticos heterogéneos para producir artículos resistentes y estables, análogos a los producidos con materias primas puras.

Otro de los objetos de la presente invención es lograr una planta de procesamiento para materiales plásticos heterogéneos que permita a las fracciones inertes o a los polímeros no compatibles con la base de poliolefina, obtener en el extrusor un plástico fundido inyectado con unas características de fusión consistentes y que, gracias a sus cargas inertes, se pueda compactar en moldes adecuados y conferir resistencia a los productos obtenidos.

Los solicitantes han ideado, comprobado y realizado la invención para superar las deficiencias del estado de la técnica y obtener estos y otros objetivos y ventajas.

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La presente invención se expone y caracteriza esencialmente en las reivindicaciones principales, mientras que las subreivindicaciones describen otras características innovadoras de la invención.

Según los objetivos antes citados, una planta según la presente invención se utiliza para el procesamiento de materiales plásticos heterogéneos procedentes de la recogida diferenciada y/o no diferenciada de residuos, con el objeto de obtener un artículo de plástico.

La planta según una característica de la presente invención comprende por lo menos una unidad de pre-procesamiento para recibir este residuo como entrada, y someterlo a por lo menos un proceso de molturación y filtrado, con el fin de obtener en la salida una masa de materiales plásticos heterogéneos de un tamaño no superior a 30 mm aprox. y, en su interior, un porcentaje en peso de materiales no plásticos, no superior al 10%. Además, corriente abajo de la unidad de pre-procesamiento, la planta comprende una unidad de mezcla y plastificación que puede extruir la masa de materiales plásticos heterogéneos procedente de la unidad de pre-procesamiento para obtener una mezcla plástica heterogénea prácticamente fundida. Según otra de las características de la presente invención, la unidad de mezcla y plastificación puede realizar también una acción enérgica de liberación de gases en la mezcla plástica a lo largo de las etapas de extrusión.

En una primera forma de realización, la unidad de preprocesamiento y la unidad de mezcla y plastificación están dispuestas en línea, la una respecto de la otra y están prácticamente integradas dentro de la planta.

Según una variante, la unidad de pre-procesamiento y la unidad de mezcla y plastificación están alejadas entre sí, de modo que el material llega a la etapa de extrusión convenientemente tratada ya.

En una forma de realización preferida de la presente invención, la unidad de pre-procesamiento comprende por lo menos un dispositivo de trituración y de selección, que permite separar el material plástico heterogéneo del resto de los residuos, y un dispositivo de gelificación que permite realizar una pre-plastificación y una primera liberación de gases del material plástico heterogéneo. Además, la unidad de pre-procesamiento comprende una pluralidad de contenedores que permiten un almacenamiento diferenciado del material plástico según las características estructurales del artículo plástico que se va a fabricar.

La unidad de mezcla y de plastificación comprende por lo menos una unidad de extrusión y un dispositivo de liberación de gases que permite extraer de la mezcla plástica fundida los gases producidos durante la extrusión y debidos a la fusión de materiales orgánicos, plásticos degradados u otros, presentes en su interior, que pueden interferir en la correcta homogenización del material y por consiguiente en el resultado subsiguiente del artículo.

En una realización preferida, el dispositivo de desgasificación está dispuesto por lo menos corriente arriba de la salida de extrusión.

Según una variante, la planta también comprende un dispositivo de introducción que permite inyectar de forma controlada en la mezcla de plástico uno o más gases inertes, p. ej. nitrógeno, dióxido de carbono, etc. y/o uno o más aditivos, como p. ej. fibra de vidrio, lana mineral, talco, carbonato cálcico, mica, baquelita y/u otros materiales como óxido metálico, expansor sólido, fluidificante antioxidante y otros, según las características técnicas y/o estructurales del artículo que se va a fabricar.

Corriente abajo de la unidad de mezcla y de plastificación, la planta comprende, en una realización preferida, una unidad de inyección provista de unos dispositivos de inyección que inyectan en el interior del molde el plástico fundido procedente del extrusor, con el objeto de fabricar el artículo.

Según una variante, corriente abajo de la unidad de mezcla y plastificación la planta comprende una unidad de estampa para la fabricación de perfiles.

Ventajosamente, la planta comprende una unidad de mando y control programable para coordinar el ciclo de funcionamiento de las unidades antes citadas con el fin de permitir la gestión defectiva de las composiciones del material plástico heterogéneo según las características técnicas y/o estructurales del artículo que se va a fabricar, así como controlar y ajustar la velocidad de avance del material, la temperatura de extrusión y la presión, los tiempos de trabajo y todos los demás parámetros operativos, inclusive los relativos al pre-procesamiento.

Según la invención, el método para procesar materiales plásticos heterogéneos presenta por lo menos una primera etapa de pre-procesamiento, en la que los residuos procedentes de la recogida diferenciada y/o diferenciada se someten a por lo menos una etapa de trituración y filtrado, con el fin de obtener una masa de materiales plásticos heterogéneos de un tamaño no superior a 30 mm y en el interior de los mismos, un porcentaje en peso de materiales no plásticos no superior al 10%; el método presenta luego una segunda etapa de mezcla y plastificación en la que la masa de los materiales plásticos heterogéneos procedentes de la etapa de pre-procesamiento se extruye con el fin de obtener una mezcla de plástico heterogéneo prácticamente fundida donde se realiza, durante dicha etapa de mezcla y plastificación, una fuerte acción de desgasificación sobre la mezcla plástica para eliminar en la medida de lo posible y, en cualquier caso, según los valores predeterminados y/o predeterminables, la cantidad de gas presente en el plástico fundido procedente del extrusor.

Con la planta y el método según la presente invención, es por consiguiente posible obtener un artículo de plástico partiendo de materiales plásticos heterogéneos procedentes del reciclado de residuos urbanos y/o industriales, que tienen prácticamente las mismas características de calidad, resistencia y estabilidad que un artículo fabricado con plásticos homogéneos o puros de varios tipos.

La invención ofrece, según otra solución, el control y ajuste de los parámetros de procesamientos según las características específicas del artículo que se va a obtener.

La planta y el método según la presente invención también permiten utilizar materiales plásticos heterogéneos a base de poliolefinas, es decir con un componente principal de por lo menos 55% de poliolefina, como material plástico básico para la producción de artículos que tienen características de calidad análogas a la de los artículos fabricados utilizando materiales plásticos homogéneos como por ejemplo PP (polipropileno), HDPE, LDPE, u
otros.

Estas y otras características de la invención se podrán apreciar claramente en la siguiente descripción de una forma preferida de realización, que se da como ejemplo no restrictivo con referencia a los dibujos adjuntos donde:

- La figura 1 es una vista esquemática de la estructura de una planta para el procesamiento de materiales plásticos heterogéneos según la presente invención;

- La figura 2 es una vista esquemática en planta de un primer detalle de la planta de la figura 1;

- La figura 3 es una vista esquemática en planta de un segundo detalle de la planta de la figura 1;

- La figura 4 es una vista esquemática en planta de un tercer detalle de la planta de la figura 1;

- La figura 5 es una vista esquemática en planta de un cuarto detalle de la planta de la figura 1;

- La figura 6 es un diagrama de bloques de un método para el procesamiento de materiales plásticos heterogéneos según la presente invención.

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Con referencia a las figuras adjuntas 1 a 5, una planta 10 para el procesamiento de materiales plásticos heterogéneos según la presente invención comprende una unidad de pre-procesamiento 11 para materiales plásticos heterogéneos procedentes de la recogida de residuos, una unidad de mezcla y plastificación 12 en la que se produce también la desgasificación de la mezcla de plástico obtenida y, en este caso, una unidad de inyección 13 con el fin de obtener el artículo deseado 16 en moldes 17.

Además, la planta 10 según la invención comprende una unidad de mando y control 15, que coordina el ciclo de trabajo de dichas unidades 11, 12, 13.

La figura 6 muestra esquemáticamente un método 50 para el procesamiento de materiales plásticos heterogéneos según la invención, que presenta, en una secuencia, una etapa de pre-procesamiento 51, una etapa de mezcla y plastificación 52 y, en este caso también, una etapa de inyección 53.

Para ser más exactos, la unidad de mando y de control 15 es de tipo programable y puede ajustar el funcionamiento de los componentes de la planta 10 por lo menos según las características técnicas y/o estructurales del artículo 16 que se va a fabricar. Para ser más exactos, la unidad de mando y control 15 puede ajustar de forma programable una multitud de operaciones como por ejemplo: la selección de composición del material plástico según las características estructurales que se desea obtener para el artículo 16; el control y regulación de la velocidad de alimentación del material y la temperatura de los materiales plásticos durante las etapas de mezcla y plastificación 52 de inyección 53; el control y la regulación de la presión de inyección y de cierre de los moldes 17; el control y regulación de los tiempos de refrigeración y temperaturas de los moldes 17; la regulación de los demás parámetros del método 50, como p. ej. la producción de datos, alarmas, frecuencia de mantenimiento, anomalías, control, regulación de los sistemas de desgasificación; el control y la regulación de la posible inyección de gases inertes y/o aditivos y/u otros materiales; y otros más.

Además, la unidad de mando y control 15 puede controlar, incluso a distancia, p. ej. a través de ondas microeléctricas, cable o de otra forma, el funcionamiento correcto de la planta 10 mediante unos sensores asociados a cada funcionamiento individual de los componentes instalados. A modo de ejemplo, dichos sensores controlan la temperatura del material plástico, la presencia de gas, la posible inyección controlada de gases inertes, la refrigeración de los moldes 17, la calidad de la refrigeración, la presión de inyección, la presión de cierre de los moldes 17 y otros parámetros.

La unidad de pre-procesamiento 11 puede realizar una pluralidad de procesos en el material plástico heterogéneo procedente de la recogida diferenciada y/o no diferenciada de residuos, que permiten obtener un material adecuado para las operaciones ulteriores de extrusión y moldeo.

Para ser más exactos, la unidad de pre-procesamiento 11 puede realizar por lo menos la trituración y el filtrado del material plástico heterogéneo de forma que, en la salida del proceso, el material tenga un tamaño de no más de 30 mm aprox., y el porcentaje de materiales no plásticos presentes en su interior sea inferior al 10A en peso de la masa total.

La unidad de pre-procesamiento comprende una primera cinta transportadora 19 que se encarga de cargar los residuos en el interior de un primer triturador 20. Este último tritura entonces los residuos hasta un tamaño que oscila entre 30 y 100 mm.

La masa de residuos así triturados se quita del fondo del triturador 20 y se somete a una desmetalización que se realiza por medio de un electroimán 22 situado por encima del recorrido de la masa de residuos, cuya función consiste en atraer las piezas de hierro posiblemente presentes en dicha masa de residuos y quitarlas de allí.

En este caso, se realiza también una operación para elegir pequeñas piezas que no son de plástico, mezcladas en la masa heterogénea, como por ejemplo vidrio, tierra, arena o similar.

La operación de selección se puede realizar selectivamente utilizando un filtro 23, por ejemplo de tipo rotatorio, vibratorio, centrífugo u otro.

En el caso de que sea necesario se realiza después otra desmetalización para eliminar las partes metálicas no magnéticas, por ejemplo aluminio, explotando dispositivos de corriente inducida 24.

Al final de esta operación, la masa de residuos comprende casi exclusivamente material plástico heterogéneo con un porcentaje en peso de material no plástico inferior al 10%.

Ulteriormente, la masa de residuos se transporta al interior de uno o más molinos trituradores 25, posiblemente dispuestos en paralelo, que, a su vez, proceden a triturar finamente la masa de residuos, hasta un tamaño no superior a 30 mm.

Al final del triturado, la masa de residuos se lleva opcionalmente a uno o más silos alimentadores 25a, que actuan como unidad de almacenamiento para un dispositivo de gelificación 26, o al interior de uno o más silos de almacenamiento 29, que se describen más adelante en detalle, o se envía directamente a la unidad de mezcla y plastificación 12.

La etapa de pre-procesamiento 11 comprende en este caso una subetapa 54 de pre-plastificación, donde la masa de residuos plásticos tratada se inserta directamente, o, como en este caso, a través del silo alimentador 25a en un preextrusor o dispositivo de gelificación 26. Como la masa de residuos procede directamente de la recogida diferenciada o no diferenciada y contiene varios componentes orgánicos, por ejemplo papel y otros materiales residuales, la subetapa 54 de pre-plastificación permite realizar una primera extracción de los gases contenido en dichos componentes orgánicos, y la masa de residuos que se sale de dicha etapa consta únicamente de materiales plásticos heterogéneos.

Los materiales plásticos heterogéneos que proceden del dispositivo de gelificación 26 tienen forma de fibras de gran grosor que se trasladan a un segundo molino refrigerado 27 que las enfría y las aplasta para obtener gránulos y/o aglomerados.

Según una variante de la presente invención, las fibras que proceden del dispositivo de gelificación 26 se pueden insertar directamente dentro de la unidad de mezcla y plastificación 12.

Los gránulos de plástico así obtenidos se almacenan entonces en los silos de almacenamiento 29, que alimentan a su vez uno o más silos mezcladores 30 cuya finalidad consiste en formar una o más unidades de de alimentación para un extrusor principal 31 de la unidad de mezcla 12.

Con la unidad de pre-procesamiento 11 es también posible procesar residuos plásticos rígidos, como p. ej. HDPE.

En este caso, la masa de residuos se carga primero en un triturador de tipo mordaza 21 que permite triturar los materiales rígidos y voluminosos. Los materiales sacados del triturador de tipo mordaza 21 convergen luego en la línea de procesamiento principal es decir, a través del triturador 20 o el electroimán 22 y así sucesivamente.

El material plástico rígido también puede no someterse a la sub-etapa de pre-plastificación 54, es decir que puede no pasar a través del dispositivo de gelificación 26, y por consiguiente, a la salida de los molinos 25, se traslada directamente a los silos de almacenamiento 29.

De este modo, es posible establecer, por medio de la unidad de mando y control 15, un programa de trabajo definido, específico o personalizado, con el fin de dosificar, calibrar, corregir cada flujo de residuos que contiene material plástico heterogéneo destinado a las operaciones subsiguientes, según las características que deba tener el artículo final 16. De hecho, la masa de material plástico se almacena y divide en los silos de almacenamiento 29 según criterios de calidad y cantidad por medio de la unidad de mando y control 15, según el tipo de artículo 16 que se vaya a fabricar, y se transporta al interior de los silos mezcladores 30, desde donde pasa entonces a la unidad de mezcla y plastificación 12.

Según variantes ejecutivas, en función del tipo y origen de los residuos que se vayan a procesar, algunas de las operaciones normalmente realizadas en la etapa de pre-procesamiento 51 se pueden evitar; es por ejemplo posible saltar las operaciones de trituración y/o filtrado y el material plástico se puede introducir directamente dentro de los silos 25a o dentro del dispositivo de gelificación 26 y/o dentro del extrusor 31. Las condiciones que hay que mantener en cualquier caso son las siguientes: al final de la etapa de pre-procesamiento 51, la masa de material plástico que se introduce dentro de la unidad de mezcla y plastificación 12 tiene por lo menos un tamaño inferior a 30 mm y en su interior contiene menos del 10% en peso de material no plástico. En este punto, se inicia la etapa de mezcla y plastificación 52, en la cual la masa de material plástico procedente de la unidad de pre-procesamiento 11 se introduce dentro de la unidad de mezcla y plastificación 12. La unidad 12 comprende un tornillo de alimentación forzada 32 y un extrusor principal 31 con el que se asocian unos dispositivos de desgasificación 34.

Los dispositivos de desgasificación 34 pueden eliminar, de la mezcla plástica sometida a extrusión, el gas que se forma debido a la humedad del material, las impurezas y los residuos contenidos en los residuos plásticos que se pueden evaporar durante la degradación de los materiales plásticos. Este gas, como hemos dicho, es perjudicial para lograr una buena homogenización del material, ya que se trasladaría accidentalmente a los moldes 17 impidiendo de este modo un flujo correcto de material plástico, con la posible consecuencia de producir artículos parcialmente incompletos 16 o con posibles puntos de ruptura.

Los solicitantes han comprobado que resulta ventajoso realizar la eliminación del gas en la parte final del extrusor principal 31. No obstante, si se encuentra la presencia residual de gas en el material plástico, una variante de la invención permite disponer, corriente abajo del extrusor principal 31, otro dispositivo de desgasificación 35, por ejemplo con compresores de desplazamiento positivo u otros dispositivos con una función análoga, que permita garantizar la eliminación completa del gas de la mezcla plástica extruida que se lleva entonces a los moldes 17.

Los gases eliminados del plástico fundido durante las diversas etapas descritas hasta ahora se recogen con unas campanas, de tipo conocido y no mostrado, y se llevan hasta una planta de eliminación común. De este modo, queda garantizado el máximo respeto por las condiciones sanitarias de los trabajadores.

En la realización preferida mostrada, la etapa de mezcla y plastificación 52 presenta una sub-etapa 55 de adición, en la cual se añaden diversos tipos de aditivos en el tornillo de alimentación forzada 32, como p. ej. colorantes, desodorantes, reforzadores, expansores u otros materiales almacenados en silos adecuados 33.

El objetivo del extrusor principal 31 es reunir y plastificar el material plástico inerte insertado junto con los posibles aditivos y/o materiales cargados en cada ocasión, formando una mezcla plástica heterogénea deseada.

La mezcla plástica extruida pasa por lo tanto a formar un plástico fundido totalmente desgasificado, en el que es posible insertar, de forma controlada, utilizando unas boquillas de introducción adecuadas 36, gases inertes que tienen funciones expansoras, y que permiten que el artículo 14 que se va a fabricar tenga una resistencia mecánica más elevada y un peso inferior.

El plástico fundido procedente de la unidad de mezcla y plastificación 12 anterior pasa por un elemento de transporte, no mostrado, que lo transporta hasta un cabezal de almacenamiento 37 de la unidad de inyección 13 para realizar la etapa de inyección 53.

Se asocia un empujador de inyección 40 con el cabezal de almacenamiento 37, procediéndose a inyectar el plástico fundido bajo presión a través de una cámara de inyección adyacente 39, que consiste en un colector que se divide entonces en una pluralidad de ramales que van a alimentar los inyectores 41, de sección relativamente amplia, con el fin de rellenar mejor los moldes 17.

El gran número de inyectores 41 y su sección mayor también permiten facilitar la descarga de piezas inertes y/o metálicas, así como reducir los tiempos de inyección, lo cual incrementa la productividad de la planta 10.

El recorrido del plástico fundido, desde el cabezal de almacenamiento 37 hasta los moldes 17 está equipado con un sistema de regulación de calor que permite también gestionar independientemente las diversas zonas. Según la invención, la temperatura en este segmento se mantiene entre 150ºC y 260ºC aprox. La presión de inyección ejercida por el empujador de inyección 40 también es controlada y regulada por la unidad de mando de control 15, por ejemplo entre 120 bar y más de 350 bar.

Los inyectores son mandados individualmente para la apertura y el cierre y permiten dosificar la fundición en cada zona del molde 17. Los inyectores 41 también permiten ejercer una gran compactación sobre el material moldeado, mejorando las características mecánicas del artículo 16.

Cada uno de los moldes 17 está hecho ventajosamente a base de aleaciones metálicas específicas, con posible tratamiento de superficie, con el fin de aumentar la duración de las mismas, que resultan particularmente adecuadas para permitir un flujo y una refrigeración rápidos del material de plástico en su interior, y consta de una parte superior 17a y una parte inferior 17b. Los inyectores pueden estar asociados con la parte superior 17a de cada molde, mientras que en el interior de la parte inferior 17b se encuentra una pluralidad de canales de refrigeración, no mostrados aquí, en cuyo interior circula un fluido termo vector con la función de refrigerar el material plástico inyectado en el interior del molde 17. En este caso también, el sistema de refrigeración puede gestionarse mediante la unidad de mando y de control 15, con el fin de regular su intensidad según las características estructurales y estéticas del artículo 16 que se va a fabricar.

La planta 10 también comprende una unidad de presión 14, cuya función consiste en mantener la parte superior 17a comprimida contra la parte inferior 17b de cada molde 17, oponiéndose a la presión de inyección generada por los inyectores 41. La fuerza máxima de empuje de la unidad de presión 14 es de algunos centenares de toneladas.

La unidad de presión 14 consiste en una estructura fija 42 sobre la cual se disponen los inyectores 41 y donde los cilindros están alojados de forma que ejercen el empuje sobre la parte superior 17a de cada molde 17 durante la inyección, y una estructura móvil 43, en este caso giratoria en una o más posiciones, en este caso cuatro, sobre la cual descansan las partes inferiores 17b de los moldes 17.

La etapa de inyección 53, se divide, en este caso, en cuatro sub-etapas, respectivamente: comienzo de ciclo 53a, inyección 53b, refrigeración 53c y descarga 53d.

La sub-etapa comienzo de ciclo 53a hace que la estructura móvil 43 soporte un primer molde 17 corriente arriba de la estructura fija. En esta sub-etapa 53a el primer molde 17 está abierto y espera que se inyecte en su interior el plástico fundido.

En la sub-etapa 53b, la estructura móvil 43 está girada, en este caso de aproximadamente 90°C, con respecto a la primera sub-etapa 53a, y el primer molde 17 se encuentra en una segunda posición, donde está en correspondencia con la estructura fija 42 y se mantiene cerrado con una presión determinada, y se realiza en su interior la inyección del plástico fundido. En esta sub-etapa 53b, el fluido termo vector comienza a circular en el interior de los canales de refrigeración de la parte inferior 17b, iniciando de este modo también de esta forma ventajosa la refrigeración del material inyectado.

En la sub-etapa de refrigeración 53c, la estructura móvil 43 gira, en este caso de otos 90°C, llevando el primer molde 17 a una tercera posición en la que el fluido termo vector sigue circulando en los canales de refrigeración y el material plástico inyectado sigue su refrigeración. De forma simultanea, se lleva un segundo molde 17 bajo la estructura fija 42 con el fin de iniciar una nueva inyección. Los tiempos de refrigeración y la rotación de la estructura móvil 43 también se gestionan automáticamente con la unidad de mando y de control 17.

En la sub-etapa de descarga 53d, la estructura móvil 43 se sigue girando, en este caso de otros 90°C, con el fin de determinar la ubicación del primer molde 17 en una cuarta posición en la que las dos partes 17a y 17b están separadas y, por medio de un dispositivo extractor 45, se quita del primer molde 17 el artículo 16 así fabricado.

Una vez sacado el artículo 16, las dos partes 17a y 17b se vuelven a cerrar y se realiza otra rotación de la estructura móvil 43, con el fin de volver a llevar el primer molde 17 a su primera posición inicial para permitir el inicio de un nuevo ciclo.

Según una variante, el número de posiciones de la estructura móvil 43 se determina según las características del artículo 16 que se va a fabricar, y según sus parámetros operativos, es decir, material, temperaturas, tiempos de refrigeración y otros, mientras que el ciclo de trabajo antes descritos sigue siendo el mismo.

Según otra variante, la primera sub-etapa 53a, la segunda sub-etapa 53b, la tercera sub-etapa 53c y la cuarta sub-etapa 53d se realizan por lo menos parcialmente de forma simultanea.

De este modo, es posible aumentar la productividad de la planta 10 respetando los tiempos de refrigeración necesarios para la solidificación del material plástico en el molde 17.

Tanto el empujador de inyección 40 como la unidad de presión 14 son alimentados ventajosamente por una planta oleodinámica, no mostrada, y que consiste, de forma prácticamente conocida en una bomba, un depósito y otros accesorios como filtros, controles de nivel, válvulas de mando, cilindros, conexiones y tuberías.

La alimentación de los canales de refrigeración se realiza por medio de una planta, no mostrada, que consiste prácticamente en un tanque de almacenamiento y un refrigerador que permite trabajar a temperaturas muy bajas. La planta 10 tiene ventajosamente un ciclo cerrado que comprende también un distribuidor para el fluido termo vector que alimenta los moldes 17 a través de la estructura móvil 43.

No obstante, es evidente que se pueden aportar modificaciones y/o adiciones de piezas o etapas a la planta 10 y al método 50 descritos hasta ahora, sin apartarse del ámbito de la presente invención. Es también evidente que, pese a que la invención se ha descrito con referencia a unos ejemplos específicos, todo experto en la materia estará, como es natural, en condiciones de realizar otras muchas formas equivalentes de planta y método para el procesamiento de materiales plásticos heterogéneos procedentes del reciclado de residuos, con las características indicadas en las reivindicaciones, por lo que todas ellas quedan dentro del ámbito de protección aquí descrito.

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Bibliografía citada en la descripción

Esta lista de referencias citada por el solicitante, es únicamente para conveniencia del lector. No forma parte del documento de la patente europea. Aunque se ha puesto mucho cuidado en recopilar las referencias, no se pueden excluir errores u omisiones y la EPO declina toda responsabilidad al respecto.

Documentos de patente citados en la descripción

\bullet US 0155063 A [0003]

Claims (31)

1. Planta para el procesamiento de materiales plásticos heterogéneos procedentes del reciclado de residuos, para obtener un artículo plástico (16), que comprende por lo menos una unidad de pre-procesamiento (11) que puede recibir dichos residuos en la entrada y someterlos a por lo menos un proceso de trituración y filtrado, con el fin de ofrecer en la salida una masa de materiales plásticos heterogéneos, de un tamaño no superior a 30 mm aproximadamente, en cuyo interior se encuentran materiales no plásticos en un porcentaje en peso no superior a 10% aproximadamente, y una unidad de mezcla de plastificación (12) que comprende por lo menos una unidad de extrusión (31, 32) en cuyo interior se introduce dicha masa de materiales plásticos heterogéneos procedentes de la mencionada unidad de pre-procesamiento (11) con el fin de obtener una mezcla plástica heterogénea, y unos dispositivos de desgasificación (34) asociados con dicha unidad de extrusión (31, 32) con el fin de realizar una fuerte desgasificación de la citada mezcla plástica, por lo menos durante la extrusión, caracterizada porque dicha unidad de pre-procesamiento (11) comprende una pluralidad de contenedores (29, 30) para el almacenamiento diferenciado de dicho material plástico heterogéneo, rellenándose cada uno de los contenedores mencionados (29, 30) con material diferente, en función de las características estructurales diferentes del artículo de plástico (16) que se vaya a
fabricar.

2. Planta según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha unidad de pre-procesamiento (11) y la mencionada unidad de mezcla y plastificación (12) están dispuestas en línea.

3. La planta de la reivindicación 1, caracterizada porque dicha unidad de pre-procesamiento (11) y la citada unidad de mezcla y plastificación (12) están dispuestas alejadas la una de la otra.

4. Planta según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la mencionada unidad de preprocesamiento (11) comprende unos elementos de trituración (20, 21, 25, 27) y otros de selección (22, 23, 24) para separar el material plástico heterogéneo del resto de los residuos mencionados.

5. Planta según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicha unidad de pre-procesamiento (11) comprende un dispositivo de gelificación (26) para realizar una pre-plastificación y al menos una parcial desgasificación de dicho material plástico heterogéneo.

6. Planta según la reivindicación 5, caracterizada porque corriente arriba de dicho dispositivo de gelificación (26) se ha dispuesto por lo menos un elemento de alimentación (25a), que puede actuar como unidad de almacenamiento para dicho material plástico heterogéneo.

7. Planta según la reivindicación 4, caracterizada porque el mencionado dispositivo de trituración comprende un primer triturador (20) dispuesto corriente arriba del dispositivo de selección (22, 23, 24) y que puede triturar los mencionados residuos hasta un tamaño comprendido entre 30 y 100 mm aproximadamente, y por lo menos un segundo triburador (25) dispuesto corriente abajo de dicho dispositivo de selección (22, 23, 24) y que puede triturar los residuos mencionados hasta un tamaño inferior a 30 mm.

8. Planta según la reivindicación 7, caracterizada porque el dispositivo de trituración comprende al menos un tercer triturador (27) dispuesto corriente abajo del mencionado dispositivo de gelificación (26) y que puede triturar dicho material plástico heterogéneo en forma de gránulos.

9. Planta según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 8, caracterizada porque el citado dispositivo de selección comprende al menos un primer dispositivo desmetalizador (22) provisto de un electroimán que puede eliminar las partes ferromagnéticas de los residuos, y un filtro (23) que puede separar las partículas pequeñas y no plásticas, como tierra, arena, papel, cristal y otros de dichos residuos.

10. Planta según la reivindicación 9, caracterizada porque el mencionado dispositivo de selección comprende también un segundo dispositivo desmetalizador (24) con corrientes inducidas, que pueden separar las partes metálicas no ferromagnéticas de dichos residuos.

11. Planta según la reivindicación 1, caracterizada porque la mencionada unidad de mezcla y plastificación (12) comprende también un dispositivo de introducción (33, 36) que permite inyectar de forma controlada uno o más gases y/o uno o más aditivos y/u otros materiales elegidos en función de las características técnicas y/o estructurales del artículo de plástico (16) que se va a fabricar.

12. Planta según la reivindicación 11, caracterizada porque el mencionado dispositivo de introducción (33, 36) está asociado con la mencionada unidad de extrusión (31, 32) para inyectar dichos gases u otro material dentro de la mezcla de plástico cuando la citada mezcla de plástico está en la unidad de extrusión (31, 32).

13. Planta según la reivindicación 11, caracterizada porque el mencionado dispositivo de introducción (33, 36) está dispuesto en la salida de la unidad de extrusión (31, 32) para introducir dichos gases u otro material en la mezcla plástica procedente de la mencionada unidad de extrusión (31, 32).

14. Planta según la reivindicación 5, caracterizada porque la citada unidad de extrusión 31, 32 es alimentada directamente desde el citado dispositivo de gelificación (26).

15. Planta según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la unidad de extrusión comprende un extrusor principal (31) del que sale dicha mezcla plástica prácticamente fundida, y un elemento roscado (32) que puede mezclar dicho material plástico heterogéneo procedente de la unidad de pre-procesamiento (11), y empujarlo hacia el extrusor principal (31).

16. Planta según la reivindicación 1, caracterizada porque el mencionado dispositivo de desgasificación también comprende por lo menos un desgasificador (35) dispuesto en la salida de la mencionada unidad de extrusión (31,
32).

17. Planta según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque comprende también una unidad de inyección (13) provista de medios de inyección (37, 39, 40, 41) que permiten inyectar dentro por lo menos un molde (17) el citado material plástico fundido procedente de la unidad de mezcla y plastificación (12).

18. Planta según la reivindicación 17, caracterizada porque el dispositivo de inyección mencionado comprende un cabezal de almacenamiento (37), una cámara de inyección caliente (39) provista de una pluralidad de inyectores (41) y que comunica con dicho cabezal de almacenamiento y un empujador de inyección (40) que se puede insertar axialmente dentro de dicho cabezal de almacenamiento (37) con el fin de determinar la salida del material plástico fundido a través de la mencionada cámara de inyección (39) y los inyectores citados (41).

19. Planta según las reivindicaciones 17 y 18, caracterizada porque el citado molde (17) comprende al menos una parte superior (17a) con la cual los inyectores (41) están asociados selectivamente, y una parte inferior (17b) en cuyo interior se ha hecho una pluralidad de canales de refrigeración dentro de los cuales circula un fluido termo vector para permitir la refrigeración del material plástico inyectado.

20. Planta según cualquiera de las reivindicaciones 17 a 19, caracterizada porque la citada unidad de inyección (13) también comprende un dispositivo de presión y movimiento (14) para dicho molde (17), provisto de una estructura fija (42) sobre la cual se disponen dichos inyectores (41) y que tiene por lo menos un accionador capaz de ejercer un empuje sobre dicha parte superior (17a) del mencionado molde (17) y de una estructura móvil (43) sobre la cual la citada parte inferior (17b) del molde (17) está situada, y que permite mover dicho molde (17) hacia una pluralidad de posiciones de trabajo.

21. Planta según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque comprende al menos una unidad de mando y de control (15) que puede gestionar todos los componentes de la citada planta (10) según unos parámetros predeterminados y/o selectivamente ajustables en relación con las características mecánicas y/o estéticas y/o funcionales del artículo de plástico (16) que se vaya a fabricar.

22. Método para el procesamiento de materiales plásticos heterogéneos procedentes del reciclado de residuos, para obtener un artículo plástico (16), que comprende al menos una etapa de pre-procesamiento (51) en la que dichos residuos se someten a por lo menos un proceso de trituración y filtrado, con el fin de obtener a partir del mismo una masa de materiales plásticos heterogéneos, de un tamaño no superior a 30 mm aprox., en cuyo interior se encuentran materiales no plásticos en un porcentaje en peso no superior a 10% aprox., y una segunda etapa de mezcla de plastificación (52) en la que se procede a la extrusión dicha masa de materiales plásticos heterogéneos procedentes de la mencionada primera etapa de pre-procesamiento (51) con el fin de obtener una mezcla plástica heterogénea prácticamente fundida, y en la que se procede a una fuerte desgasificación de dicha mezcla plástica, caracterizado porque comprende otra etapa en la que dicha unidad de pre-procesamiento (11) comprende una pluralidad de contenedores (29, 30) para el almacenamiento diferenciado de dicho material plástico heterogéneo, rellenándose cada uno de los contenedores mencionados (29, 30) con material diferente, en función de las características estructurales diferentes del artículo de plástico (16) que se vaya a fabricar.

23. Método según la reivindicación 22, caracterizado porque dicha primera etapa de pre-procesamiento (51) comprende al menos una sub-etapa de pre-plastificación (54) en la que los mencionados materiales plásticos heterogéneos son preplastificados, desgasificados y almacenados de forma diferenciada según las características técnicas y/o estructurales del artículo de plástico (16) que se vaya a fabricar.

24. Método según la reivindicación 23, caracterizado porque la citada acción de fuerte desgasificación se realiza por lo menos antes de que finalice la extrusión de la mezcla plástica heterogénea mencionada.

25. Método según la reivindicación 22, caracterizado porque dicha segunda etapa de mezcla y plastificación (52) también comprende al menos una sub-etapa de adición (55) en la cual se inyecta dentro de dicha mezcla plástica fundida, al menos un gas inerte y/o por lo menos un aditivo y/u otro material, según las características técnicas y/o estructurales del artículo de plástico (16) que se vaya a fabricar.

26. Método según la reivindicación 25, caracterizado porque la segunda etapa de mezcla y plastificación (52) y la sub-etapa de adición se realizan sucesivamente una tras otra.

27. Método según la reivindicación 25, caracterizado porque la segunda etapa de mezcla y plastificación (52) y la sub-etapa de adición (54) se realizan por lo menos en parte de forma simultanea.

28. Método según cualquiera de las reivindicaciones 22 a 27, caracterizado porque comprende también una etapa de inyección (53) en la que dicha mezcla plástica fundida se inyecta dentro de por lo menos un molde (17) con el fin fabricar el artículo de plástico mencionado (16).

29. Método según la reivindicación 28, caracterizado porque dicha etapa de inyección (53) comprende por lo menos una primera sub-etapa (53a), en la que dicho molde (17) se encuentra en una primera posición de comienzo de ciclo; una segunda sub-etapa (53b) en la que dicha inyección se realiza dentro del citado molde (17), manteniéndose el mencionado molde (17) cerrado bajo presión y donde el material plástico comienza su refrigeración; una tercera sub-etapa (53c) donde el material plástico inyectado sigue su refrigeración; y una cuarta sub-etapa (53d) en la que el artículo de plástico (16) así fabricado se saca del molde (17).

30. Método según la reivindicación 29, caracterizado porque la primera sub-etapa (53a), la segunda sub-etapa (53b), la tercera sub-etapa (53c), y la cuarta sub-tapa (53d) pueden realizarse al menos parcialmente de forma simultanea.

31. Método según cualquiera de las reivindicaciones 22 a 30, caracterizado porque la gestión y coordinación operativa de las citadas etapas (51, 52, 53) y de las sub-etapas indicadas (53a, 53b, 53c, 53d, 54, 55) se realiza prácticamente de forma automática utilizando una unidad de mando y de control (15), según los parámetros predeterminados y/o selectivamente ajustables en función de las características técnicas y/o estructurales del artículo plástico (16) que se vaya a fabricar.