ES2617333T3 - Proceso para reciclado y desvulcanización de caucho - Google Patents
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Abstract
Proceso para reciclado y desvulcanización de caucho vulcanizado, que comprende las etapas de: - moler dicho caucho en un molino con el fin de triturarlo en partículas que tienen un tamaño sustancialmente comprendido entre 5 y 15 mm, - introducir dichas partículas en una sección inicial de una extrusora de doble husillo co-rotativo que tiene una longitud de 64 veces o más el diámetro exterior de los husillos, - mezclar dichas partículas dentro de la extrusora, que se mantiene a una temperatura comprendida entre 35 y 350 ºC, debido a la rotación del husillo a una velocidad comprendida entre 15 y 300 rpm, y - obtener un producto extruido formado por caucho desvulcanizado.
Description
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DESCRIPCION
Proceso para reciclado y desvulcanizacion de caucho
La presente invencion se refiere a un proceso para reciclado desvulcanizacion de y caucho, constituido en particular por rechazos de fabricacion industrial y/o por articulos que han llegado al final de su ciclo de vida util y se originan en centros de recogida especializados y/o los vertederos.
Las cadenas moleculares de caucho vulcanizado estan tipicamente unidas por medio de enlaces quimicos que evolucionan a traves de puentes de atomos de azufre, que los unen transversalmente. Por consiguiente, el caucho vulcanizado tiene una estructura que es analoga a la de un polimero termoendurecible, y por lo tanto no se puede reutilizar como tal en el ciclo productivo.
Por lo tanto, un proceso de reciclado tiene que hacer que sea posible romper los enlaces quimicos creados por el azufre, de manera tal que el material elastomerico vuelva al estado ffsico/qufmico original antes del tratamiento de vulcanizacion y este listo para ser reutilizado en el ciclo productivo.
Ya se han propuesto muchos procesos de desvulcanizacion, tanto continuos como discontinuos, en los que la energia necesaria para romper los enlaces creados por el azufre se suministra en forma termica, mecanica, acustica (ultrasonido) y/o electromagnetica (microondas), a veces tambien haciendo uso de aditivos quimicos.
Mohammad Karrabi et al., "A Study of EPDM Devulcanization in a Co-rotating Twinscrew Extruder", Iranian Polymer Journal 16 (5), 2007, 327-335, describe un proceso para la desvulcanizacion de un caucho particular -es decir EPDM- en una extrusora de doble husillo co-rotativo que tiene una relacion L/D de 40. Este estudio vincula la eficacia de los resultados, unicamente a la desvulcanizacion de un caucho especifico, EPDM, meramente al contenido de agente de desvulcanizacion, a la velocidad de rotacion de los husillos y a la temperatura de proceso, sin mencionar la posibilidad de tratar cauchos de diferente naturaleza.
El documento US 2009/0082475 describe un proceso la desvulcanizacion de caucho en una extrusora de doble husillo co-rotativo, en la que un polimero termoplastico tiene que ser anadido a las particulas de caucho que tienen un tamano comprendido entre 150 micras y 5 mm, y dichas particulas tienen que ser tratadas en una extrusora que tenga una relacion L/D de 24 a 60, preferiblemente 32 a 48, con los husillos que giran a una velocidad comprendida entre 300 y 1600 rpm, preferiblemente entre 800 y 1000 rpm. El producto desvulcanizado extruido se enfria a continuacion con agua.
El documento JP 2002337213 describe un proceso para la des-vulcanizacion de caucho en una extrusora de doble husillo que tiene una relacion L/D de 52,5.
El documento JP 6210633 describe un proceso para la desvulcanizacion de caucho en una extrusora de un solo husillo.
Los procesos conocidos tienen una serie de inconvenientes debido a su especificidad, que permite que solo ciertos tipos de material elastomerico vulcanizado sean tratados, al alto consumo de energia por unidad de material de desvulcanizado producido y al alto grado asociado de desgaste de la maquinaria utilizada, asi como al hecho de que producen un caucho desvulcanizado con un olor muy fuerte y acre, que tiene una fuerte influencia sobre las posibilidades de reutilizacion.
Por lo tanto, es un objeto de la presente invencion proporcionar un proceso que este libre de las desventajas mencionadas anteriormente.
Segun la invencion, este objeto se consigue mediante un proceso para el reciclado y desvulcanizacion de caucho vulcanizado, que comprende las etapas de:
- moler dicho caucho en un molino con el fin de triturar en particulas que tienen un tamano sustancialmente comprendido entre 5 y 15 mm (estando excluidos posiblemente los valores extremos del intervalo),
- introducir dichas particulas en una seccion inicial de una extrusora de doble husillo co-rotativo que tiene una longitud de 64 veces o mas el diametro exterior de los husillos,
- mezclar dichas particulas dentro de la extrusora, que se mantiene a una temperatura comprendida entre 35 y 350 °C, debido a la rotacion del husillo a una velocidad comprendida entre 15 y 300 rpm (estando excluidos posiblemente los valores extremos del intervalo), y
- obtener un producto extruido formado por caucho desvulcanizado.
El proceso de la invencion es muy flexible en terminos de los materiales de partida a tratar y, en principio, hace que
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sea posible desvulcanizar todos los tipos de caucho vulcanizado o mezclas de los mismos, tales como por ejemplo caucho natural (NR), caucho de butadieno (BR), caucho de etileno-propileno (EPR), caucho de estireno-butadieno (SBR), caucho de nitrilo (NBR), caucho monomerico de etileno-propileno-dieno (EPDM), caucho de isopreno (IR) y caucho de cloropreno (CR).
Ademas, no tienen que anadirse otras sustancias. tales como materiales termoplasticos o aditivos de proceso, a dichos cauchos, y esto da como resultado una reduccion en los costes de proceso, asi como en el impacto medioambiental relacionado con el uso de los mismos.
La extrusora que se puede utilizar en el proceso de la invencion es de tipo convencional y se proporciona, por ejemplo, con husillos equipados con elementos de mezcla, que tienen un perfil externo reducido, como se describe en el documento EP-1 136 228 B1, y que hacen posible el control de las tensiones de cizallamiento impartidas en el material que esta siendo fabricado y, por lo tanto, la energia especifica absorbida por este ultimo.
En general, el proceso de la invencion hace que sea posible romper los puentes de azufre presentes entre las cadenas del caucho sin degradar el ultimo, debido a la administracion gradual tanto de energia termica - a causa del calentamiento del cilindro extrusor - como energia mecanica - a causa de la tension de cizalladura ejercida por los husillos rotativos - al material en particulas que tiene la granulometria mencionada anteriormente.
Debe senalarse que las particulas de caucho vulcanizado pueden ser tanto regulares como irregulares, siempre que el tamano maximo de las mismas, en particular el diametro si estan implicadas particulas esfericas, este comprendido entre 5 y 15 mm, y preferiblemente entre 10 y 15 mm (estando excluidos posiblemente los valores extremos de estos intervalos). La posibilidad de utilizar particulas de este tamano otorga una importante ventaja tecnologica en el proceso de la invencion, debido a que la reduccion en el tamano de las mismas llevada a cabo convencionalmente mediante molienda en molinos o aparatos similares conocidos, requiere un gasto importante de energia. A modo de ejemplo, la reduccion de un tamano de particula de 15 a 5 mm requiere una potencia especifica de aproximadamente 0,045 kW/kg y la posterior reduccion a partir de 5 mm en polvo - que se lleva a cabo usualmente en un segundo paso - requiere una potencia especifica de aproximadamente 0,16 kW/kg.
El proceso de la invencion es particularmente ventajoso en terminos del balance de energia, ya que la potencia mecanica suministrada por el motor principal de la extrusora para el caucho vulcanizado tratado en la misma esta comprendida entre 0,1 y 0,4 kW/kg de caucho desvulcanizado producido. En comparacion, los valores correspondientes para los procesos convencionales llevados a cabo en extrusoras de doble husillo son del orden de 0,6-0,8 kW/kg.
En realizaciones preferidas de la invencion, el agua se introduce en al menos una seccion de la extrusora situada a una distancia de al menos 48 veces el diametro exterior de los husillos aguas abajo de la seccion inicial y, ademas, se aspiran los gases formados dentro de la extrusora por medios de desgasificacion, en particular aberturas de extraccion dotadas, por ejemplo, de valvulas mecanicas. Esto ultimo mantiene una sobrepresion constante en el interior de la extrusora y hace posible expulsar los gases y/o vapores formados durante el proceso de desvulcanizacion al exterior. El uso de estos ultimos dispositivos hace que sea posible disminuir el olor del producto final extruido, cuya calidad aumenta asi adicionalmente y proporciona un intervalo sustancialmente ilimitado de posibilidades de reutilizacion.
De nuevo preferiblemente, la extrusora puede tener una longitud comprendida entre 64 y 80 veces el diametro exterior de los husillos, que estan hechos para girar a una velocidad comprendida entre 15 y 150 rpm.
Ventajas y caracteristicas adicionales de la presente invencion se pondran de manifiesto a partir de la siguiente realizacion ejemplar no limitante.
Los trozos de caucho vulcanizado del tipo EPDM, obtenidos a partir de los articulos que son rechazados y/o han llegado al final de su vida util, se trituran en un molino hasta que se obtienen particulas que tienen un tamano comprendido entre 5 y 15 mm. Estas particulas se cargan en una extrusora de doble husillo del tipo co-rotatorio e inter-penetrante, que tiene una longitud de 64 veces el diametro de los husillos. La extrusora se mantiene a una temperatura de aproximadamente 270 °C, y los husillos se hacen girar en la misma direccion a una velocidad de aproximadamente 150 rpm. Se extruye desde la extrusora un producto formado por caucho desvulcanizado, que se suministra con una potencia mecanica especifica del orden de 0,25 kW/kg por el motor principal de la extrusora durante el tratamiento. Las caracteristicas del producto extruido son sustancialmente similares a las del caucho virgen antes de que fuera vulcanizado; en particular, la viscosidad Mooney del mismo difiere como maximo en ± 5 % con respecto a la de caucho de partida virgen. El producto extruido puede mezclarse con caucho virgen y se somete a un nuevo ciclo de vulcanizacion, de manera ventajosa en una cantidad comprendida entre 30 y 50 partes por 100 partes en peso de la mezcla.
Claramente, sin salir del principio de la invencion, los detalles de construccion y las realizaciones pueden diferir considerablemente de los descritos puramente a modo de ejemplo, sin salir por ello del alcance de la invencion.
Claims (8)
- 5101520253035REIVINDICACIONES1. Proceso para reciclado y desvulcanizacion de caucho vulcanizado, que comprende las etapas de:- moler dicho caucho en un molino con el fin de triturarlo en partfculas que tienen un tamano sustancialmente comprendido entre 5 y 15 mm,- introducir dichas partfculas en una seccion inicial de una extrusora de doble husillo co-rotativo que tiene una longitud de 64 veces o mas el diametro exterior de los husillos,- mezclar dichas partfculas dentro de la extrusora, que se mantiene a una temperatura comprendida entre 35 y 350 °C, debido a la rotacion del husillo a una velocidad comprendida entre 15 y 300 rpm, y- obtener un producto extruido formado por caucho desvulcanizado.
- 2. Proceso segun la reivindicacion 1, en el que el agua se introduce en dicha extrusora en al menos una seccion situada a una distancia de al menos 48 veces el diametro exterior de los husillos aguas abajo de dicha seccion inicial.
- 3. Proceso segun la reivindicacion 1 o 2, en el que la extrusora esta provista de medios para la expulsion de gases y/o vapores formados dentro de la misma.
- 4. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichos husillos rotan a una velocidad comprendida entre 15 y 150 rpm.
- 5. Proceso segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha extrusora tiene una longitud comprendida entre 64 y 80 veces el diametro exterior de los husillos.
- 6. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la potencia mecanica suministrada por el motor principal de la extrusora al caucho vulcanizado tratado en la misma esta comprendido entre 0,1 y 0,4 kW/kg de caucho desvulcanizado producido.
- 7. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que no tienen que ser anadidas otras sustancias, tales como materiales termoplasticos o aditivos de proceso, a dicho caucho vulcanizado antes de que se someta a dichas etapas de proceso.
- 8. Proceso segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho caucho vulcanizado se tritura en partfculas que tienen un tamano sustancialmente comprendido entre 10 y 15 mm.
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