ES2823926B2 - Procedimiento para la eliminacion de adhesivos y/o tintas interlaminares en material plastico laminado - Google Patents

Procedimiento para la eliminacion de adhesivos y/o tintas interlaminares en material plastico laminado Download PDF

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Description

DESCRIPCIÓN
PROCEDIMIENTO PARA LA ELIMINACIÓN DE ADHESIVOS Y/O TINTAS INTERLAMINARES EN MATERIAL PLÁSTICO LAMINADO
Campo de la invención
La presente invención se encuadra en el campo general de la ingeniería química y química medioambiental y en particular, se refiere a un procedimiento para la eliminación de tintas y adhesivos presentes en materiales laminados.
Estado de la técnica anterior
El plástico es uno de los principales materiales utilizados en el embalaje de todo tipo de producto. En muchos casos un solo tipo de plástico por sí solo, no es capaz de cumplir las características demandadas por la industria. En estos casos es necesario utilizar una combinación de plásticos pegados entre si formando un material compuesto multicapa que en la industria se denominado laminado. Así, por ejemplo, el polietileno es una buena barrera para el agua, pero permea al oxígeno, mientras que el Terftalato de poliestireno (PET) es una buena barrera para el oxígeno, aunque permea el agua, si se combinan los dos materiales se puede obtener un plástico compuesto que protege del oxígeno y el agua.
Otro de los usos de los laminados es como barrera para los pigmentos de impresión. Cuando se trabaja con alimentos es importante asegurar que la tinta no entre en contacto con el alimento. Por esto, se imprime en una de las láminas de plástico y posteriormente se adiciona otra capa del mismo plástico de forma que la tinta queda en la zona interlaminar protegiendo de esta forma a los alimentos del contacto con la tinta.
Estos materiales laminados, a pesar de presentar numerosas ventajas, suponen un gran problema a la hora de ser reciclados. La diferencia de puntos de fusión entre materiales poliméricos por los que están compuestos los laminados impide que éstos se puedan reprocesar por extrusión. Por lo que previo a este paso es necesario despegar las láminas (deslaminar) y posteriormente separar los diferentes polímeros previos al reciclado.
Existen diferentes métodos para producir el despegado de las diferentes láminas de este tipo de materiales, así, por ejemplo, la patente ES2535515T3, describe un método de deslaminado mediante separación mecánica/térmica, donde el material plástico multilaminado, se sumerge en un disolvente durante largo periodo para que, por difusión éste pase a la zona interlaminar y cuando el disolvente alcanza esta zona, se calienta rápidamente el laminado para que, al evaporarse el disolvente absorbido se genere una gran fuerza de empuje que produzca el despegado de las láminas.
La patente US4199109, describe un proceso en el que el material laminado se calienta hasta una temperatura próxima al reblandecimiento de uno de los polímeros componentes del laminado. Una vez el plástico se calienta, éste se lanza sobre unos rodillos que ejercen una alta fuerza de cizalla que producen el despagado de las láminas.
La patente US5183212 describe un proceso en el que el laminado es triturado hasta conseguir un tamaño inferior a 1 cm y se calienta hasta la temperatura de fusión de uno de los plásticos que constituyen el laminado. A continuación, se aplica una fuerza de cizalla grande con agitación produciéndose el despegado de las láminas.
La solicitud de patente EP1683829 describe un procedimiento para la eliminación de aluminio presente en una capa de un material laminado mediante el uso de bases o álcalis. La disolución de la capa de aluminio deja libre la capa de plástico para reciclado. Para asegurar el acceso de reactivo a la capa de aluminio se tritura el laminado hasta tamaño polvo.
La solicitud de patente US5278282 describe el uso de tetrahidrofurano (THF) para disolver una de las láminas del material laminado que puede ser estireno o PVC, de esta forma se separa uno de los componentes de los demás componentes. El plástico disuelto se puede recuperar posteriormente evaporando el disolvente.
La patente ES2427019 describe un procedimiento para la eliminación de tinta impresa en film plástico, sin embargo, este procedimiento no es válido para materiales laminados, puesto que es el propio plástico, el que impide el acceso de los reactivos a la zona interlaminar donde se encuentra el adhesivo, y la difusión de los surfactantes a través del polímero es demasiado lenta para que el proceso se lleve a cabo.
Existe pues, la necesidad de proporcionar un procedimiento para la eliminación de tintas y adhesivos en materiales laminados, que sea eficiente, de tal forma que, permita el reciclado de los materiales plásticos, así como el resto de los materiales que forman parte del producto y del procedimiento tales como plásticos, agua, o tintas.
Breve descripción de la invención
La presente invención soluciona los problemas descritos en el estado de la técnica ya que proporciona un procedimiento para eliminar el adhesivo que mantiene las láminas de material plástico unidas entre sí, y la eliminación posterior de la tinta.
Así pues, en un primer aspecto, la presente invención se refiere a un procedimiento para la eliminación de adhesivos y/o tintas interlaminares en materiales plásticos laminados (de aquí en adelante procedimiento de la presente invención) que comprende las siguientes etapas:
a) microperforación del material plástico laminado, preferentemente con al menos 1-100 microperforaciones por cm2.
b) eliminación de la tinta y/o adhesivo mediante la adición al plástico microperforado procedente de la etapa a) de una disolución de lavado,
c) separación del material plástico y del material acuoso.
En una realización preferente, la microperforación del material plástico laminado se lleva a cabo mediante microagujas, sustancias abrasivas o láser. Más preferentemente la microperforación del material plástico laminado se lleva a cabo mediante microagujas en un dispositivo de microperforado que comprende al menos un par de rodillos dobles configurados para que ambos dos giren en sentido contrapuesto, y dispuestos en la parte inferior de una tolva. De tal forma, que el material plástico laminado triturado, procedente del molino cae en la tolva y por su peso se ve obligado a pasar entre los rodillos. Los rodillos disponen de microagujas de una longitud mayor al espesor total del laminado y distribuidas de forma regular entre 1 a 100 por cm2. Al pasar el material plástico laminado entre los rodillos, las microagujas producen perforaciones en el material que permiten el acceso del reactivo a la zona interlaminar.
Preferentemente, el procedimiento de la presente invención, comprende una etapa previa a la etapa a), consistente en el acondicionamiento y trituración del material plástico laminado a tratar, donde el material plástico laminado es triturado en partículas de un tamaño preferiblemente de entre 5-20 centímetros.
En una realización preferente, la disolución de lavado de la etapa b) es seleccionada de entre una disolución disolvente, disolución acuosa alcalina con al menos un surfactante, disoluciones ácidas y/o mezclas de las mismas. Preferentemente, la disolución de lavado es una disolución acuosa alcalina con al menos un surfactante catiónico. Preferentemente, se adiciona además amoniaco y ácido acético.
Preferentemente, la etapa b) de eliminación de tinta y/o adhesivo, se lleva a cabo en reactor a presión, en agitación y a una temperatura máxima de 150°C.
En una realización preferente, la etapa c) de separación del material plástico y material acuoso se realiza mediante centrífuga, preferentemente durante 3-10 segundos a 1000-3000 rpm.
En una realización preferente, el procedimiento de la presente invención, comprende una etapa adicional, posterior a la etapa c) consistente en tratamiento del material acuoso, para la separación de la tinta y/o adhesivos y del agua. Preferentemente, la etapa de tratamiento de material acuoso se realiza mediante centrífuga clarificadora.
En una realización preferente, el procedimiento de la presente invención, comprende una etapa adicional, posterior a la etapa c) consistente en la separación de los materiales plásticos. Preferentemente, la etapa de separación de los materiales plásticos se realiza mediante decantación en fase húmeda o mediante el uso de hidrociclones.
Descripción de las figuras
La figura 1 muestra el esquema general de un material plástico laminado.
La figura 2 muestra el esquema general de una realización preferente de la presente invención.
La figura 3 muestra el dispositivo de microperforado.
Descripción detallada de la invención
Como muestra la figura 1, un material plástico laminado comprende al menos dos capas de material plástico (1), y una zona interlaminar (2) intercalada entre las dos capas de material plástico (1).
El material plástico laminado puede presentarse en diferentes formas: rollos sobrantes de restos de la industria de embalaje o envases ya finalizados con defectos o procedentes del vertedero. Todo este material se selecciona, eliminando impurezas grandes y se colocan en una cinta transportadora. Para mejorar el procedimiento de la presente invención, el material plástico laminado, se somete a una etapa opcional de triturado, para ello, el material se tritura en un molino (4) específico para plástico film hasta obtener partículas de tamaño comprendido entre 5 y 20 cm.
Una vez triturado, este material es sometido a un microperforado, de esta manera, se facilita el acceso de los reactivos a la zona interlaminar (2), donde se encuentra la tinta y el adhesivo que se desea eliminar. Existen diversas técnicas para la realización de las microperforaciones, como puede ser el caso de uso de microagujas, abrasivos o laser. Preferentemente se recomienda utilizar la técnica de microagujas.
En la presente invención, la etapa de microperforado se llevó a cabo en un dispositivo de microperforado (5), como se muestra en la figura 3.
Este dispositivo, comprende un par de rodillos (11) dobles configurados para que ambos dos giren en sentido contrapuesto, y dispuestos en la parte inferior de una tolva (10). De tal forma, que el material plástico laminado triturado, procedente del molino (4) cae en la tolva (10) y por su peso se ve obligado a pasar entre los rodillos (11). Los rodillos (11) disponen de microagujas (12) de una longitud mayor al espesor total del laminado y distribuidas de forma regular entre 1 a 100 por cm2. Al pasar el material plástico laminado entre los rodillos (11), las microagujas (12) producen perforaciones en el material que permitirán el acceso del reactivo a la zona interlaminar (2).
El material plástico laminado ya microperforado, se introduce en un reactor en agitación (6), que comprende la solución de lavado, de tal forma que los agentes químicos contenidos en la disolución de lavado, pueden acceder a la zona interlaminar (2) del material plástico laminado y eliminar la tinta y el adhesivo.
Como disolución de lavado, se puede utilizar cualquier disolvente, en la presente invención, preferentemente se utilizó una disolución acuosa alcalina con agentes surfactantes. Los surfactantes pueden ser catiónicos, amónicos o no-iónicos, en la presente invención se utilizaron surfactantes catiónicos. En una realización preferente, se añadió a la solución de lavado, amoniaco y/o ácido acético, comprobando que estos dos compuestos, aunque no son necesarios, mejoran la eficacia del proceso.
Las condiciones de la etapa de lavado, depende del adhesivo que comprenda el material plástico laminar, de tal forma, que esta etapa puede realizarse a temperatura ambiente, cuando el adhesivo sea débil, o en el caso de adhesivos más fuertes, se requiera un aumento de la temperatura en el reactor, no obstante, en el caso de trabajar a temperaturas mayores de la temperatura de ebullición del reactivo, sería necesario el uso de un reactor de autoclave que trabaje a presión para evitar la evaporación del reactivo. En cualquier caso, la temperatura no puede ser superior a 150 °C.
Después de la etapa de lavado, el material plástico junto con la solución de lavado se introdujo en una centrifuga (7) para separar el material plástico de la solución acuosa, que contiene el agua junto con los restos de tinta y adhesivo. Para separar ambas fases, como bien conoce un experto en la materia, existen diferentes técnicas, sin embargo, en la presente invención, el material procedente de la etapa de lavado se sometió a centrifuga de tal forma que, además, de separar ambas fases, con las altas fuerzas de cizalla producidas, se favoreció la separación de las láminas y con ello la eliminación de adhesivo.
De esta manera, se consigue, por un lado, el material plástico deslaminado y sin tinta ni adhesivo, y por otro lado el agua con los restos de la solución de lavado junto con la tinta y el adhesivo.
Opcionalmente, el procedimiento puede comprender etapas para completar el reciclado de todos los materiales, para ello, se procedió a una etapa de tratamiento del agua, en una centrífuga clarificadora (8) que separó las partículas de adhesivo en forma de lodo y recicló el agua al reactor principal. De esta forma además de recuperar el agua se recuperan los reactivos reduciendo los costes de operación. Para ayudar a la limpieza del agua se añadieron agentes floculantes y/o coagulantes previos a la centrifugación.
Por otro lado, se procedió al reciclado del material plástico deslaminado. En el caso de que el material plástico laminado inicial, esté formado por láminas de material plástico de diferente naturaleza, para que el reciclado sea óptimo, éste debe someterse a una separación previa a su procesado, esta separación puede realizarse por decantación en fase húmeda basándose en la diferencia de densidad entre los diferentes plásticos, o mediante el uso de hidrociclones. En este caso al tratarse de material plástico laminado compuesto por PET y HPDE, se procedió en un decantador (9) con agua, de tal forma que el PET quedó en el fondo mientras que el HDPE flotó, separándose así estos dos plásticos.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para la eliminación de adhesivos y/o tintas interlaminares en material plástico laminado que comprende las siguientes etapas:
a) microperforación del material plástico laminado con al menos una microperforación por cm2.
b) eliminación de la tinta y/o adhesivo mediante la adición al plástico microperforado procedente de la etapa a) de una disolución de lavado,
c) separación del material plástico y del material acuoso.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, donde la microperforación se lleva a cabo mediante microagujas, sustancias abrasivas o láser.
3. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-2, donde en la etapa a) se realizan entre 1-100 microperforanciones por cm2.
4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, que comprende una etapa previa a la etapa a) de acondicionamiento y trituración del material plástico laminado a tratar.
5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la disolución de lavado de la etapa b) es seleccionada de entre disolución disolvente, disolución acuosa alcalina con al menos un surfactante, disoluciones ácidas y/o mezclas de las mismas.
6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde a la solución de lavado se le añade amoniaco y/o ácido acético.
7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la etapa b) de eliminación de tinta y/o adhesivo, se lleva a cabo en reactor a presión, en agitación y a una temperatura máxima de 150°C.
8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-7, donde la etapa b) de eliminación de tinta y/o adhesivo se lleva a cabo en autoclave a presión a una temperatura máxima de 150°C.
9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la etapa c) de separación del material plástico y material acuoso se realiza mediante centrífuga, durante 3­ 10 segundos a 1000-3000 rpm.
10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una etapa adicional posterior a la etapa c) consistente en tratamiento del material acuoso, para la separación de la tinta y/o adhesivos del agua.
11. Procedimiento según la reivindicación 10, donde la etapa de tratamiento de material acuoso se realiza mediante centrífuga clarificadora.
12. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una etapa adicional posterior a la etapa c) consistente en la separación de los materiales plásticos.
13. Procedimiento según la reivindicación 12, donde la etapa de separación de los materiales plásticos se realiza mediante decantación en fase húmeda o mediante el uso de hidrociclones.
14. Dispositivo de microperforado (5) para material plástico laminado, caracterizado por que comprende:
- una tolva (10) para recibir superiormente el material plástico laminado,
- un par de rodillos (11) dobles, giratorios en sentidos opuestos, y dispuestos en la parte inferior de la tolva (10), para recibir por gravedad el material plástico laminado desde la tolva,
- microagujas (12) localizadas en los rodillos (11) para perforar el material plástico laminado cuando pasa entre los rodillos (11).
15. Dispositivo de microperforado (5) para material plástico laminado según la reivindicación 14, donde las microagujas (12) poseen una longitud que es mayor que el espesor del material plástico laminado.
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