MX2014005739A

MX2014005739A - Metodo para reciclar materiales termoplasticos de desecho y para usar el termoplastico reciclado en la produccion de material compuesto.

Info

Publication number: MX2014005739A
Application number: MX2014005739A
Authority: MX
Inventors: Ali Hakan Guven
Original assignee: Ali Hakan Guven
Priority date: 2011-11-10
Filing date: 2011-11-10
Publication date: 2015-01-16
Also published as: JP5848831B2; RS54421B1; CA2854626A1; HUE026943T2; IN2014CN04270A; JP2015501852A; AP2014007594A0; WO2013070176A1; ZA201403292B; SMT201500314B; AU2011380929A1; CY1117073T1; EA026171B1; UA110868C2; PL2760924T3; NZ624964A; EP2760924A1; KR101820004B1; SI2760924T1; US9643348B2

Abstract

La presente invención se relaciona con un método para la producción de materiales compuestos termoplásticos de bajo costo y alta resistencia mediante el procesamiento y el tratamiento de materiales plásticos de desecho con algunos minerales. El objeto de la invención es divulgar un método de reciclado caracterizado porque contiene altas cantidades de aditivos y, por consiguiente, se obtienen materiales compuestos con propiedades de alta resistencia. Otro objeto de la invención es divulgar un método de reciclado caracterizado porque se usan altas cantidades de aditivos en la producción y las máquinas usadas en ésta no se dañan.

Description

MÉTODO PARA RECICLAR MATERIALES TERMOPLÁSTICOS DE DESECHO Y PARA USAR EL TERMOPLASTICO RECICLADO EN LA PRODUCCIÓN DE MATERIAL COMPUESTO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con un método para la producción de materiales compuestos termoplásticos de bajo costo y alta resistencia, mediante el procesamiento y tratamiento de materiales plásticos de desecho con algunos minerales.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION En la actualidad, desde que el costo de materiales como madera, metal, hierro, yeso, etc., es alto, se produjeron materiales compuestos que pueden ser sustitutos para los materiales anteriormente mencionados.

Los materiales compuestos termoplásticos se producen principalmente mediante el procesamiento de materiales plásticos y adición de varios productos químicos y otros aditivos en los plásticos. El objetivo de estas adiciones es mejorar las propiedades mecánicas y químicas de los materiales termoplásticos sin incrementar costos. No obstante, los termoplásticos fabricados no tienen el costo deseado. Esta situación también hace más difíciles de usar estos materiales en las industrias de construcción y edificación .

Actualmente, los métodos de reciclado se usan también en la obtención de materiales compuestos termoplásticos. Es más preferible obtener materiales plásticos que se usarán en los materiales compuestos termoplásticos a partir de plásticos de desecho recolectado de la basura, tanto desde un punto de vista económico como ambiental. No obstante, cuando los materiales sobre los plásticos de desecho como suciedad, aceite, productos químicos, etc., no pueden ser removidos completamente, la calidad del material compuesto termoplástico obtenido disminuye.

Los métodos de reciclado de los materiales plásticos de desecho consisten principalmente de las siguientes etapas: separación de los plásticos de desecho de los materiales extraños, corte de los materiales plásticos en pedazos pequeños, fusión, y colado en los moldes deseados, enfriamiento y obtención del producto deseado. Además, se producen varios materiales compuestos termoplásticos por adición de aditivos para materiales plásticos durante este proceso de fusión anteriormente mencionado.

En el documento de patente Japonesa No. JP 2007130885 del estado del arte conocido, se describe el sistema de producción del material compuesto de una alta resistencia, buena duración y larga vida. En este método, el proceso señalado es primeramente para determinar la cantidad y el tamaño del aditivo que se dará al plástico. En segundo término, se determina la cantidad y tipo de aditivo. La tercera etapa trata de fundir la mezcla y controlar la cantidad predeterminada y el tipo del aditivo de la mezcla formada en el molde.

En el documento de patente Japonesa No. JP 2009132939 del estado del arte conocido, se describe una técnica de producción de material compuesto durable, en donde se usaron materiales plásticos de desecho como materiales crudos y se les mezclaron aditivos. El plástico reciclable primero contiene polímero y en segundo término polímeros y aditivos residuales .

En el documento de patente Japonesa No. JP 2010234812 del estado del arte conocido, se describe un método de producción por moldeo de plástico de alta resistencia, buena duración y larga vida, mediante el empleo de varias técnicas y métodos. Para reciclar materiales plásticos de desecho que contengan dos o más aditivos, se separa el material de desecho de los materiales extraños, luego se funden y moldean respectivamente. El metal es separado del plástico por el método de filtración de la mezcla y después, determinación del tipo y cantidad del aditivo, el metal separado y los aditivos, son añadidos al plástico reciclable.

En el documento de patente Japonesa No. JP 2004042461 del estado del arte conocido, el tratamiento de los procesos como eliminación por lavado de la suciedad, aceite, tierra, desechos alimenticios y productos químicos indeseables y desechos alimenticios sobre los plásticos de desecho que contienen materiales extraños, se describen la separación y el secado. El material plástico reciclable es pulverizado en un líquido por corte en pedazos pequeños. Luego, el material plástico es adherido o los materiales contenidos en él, son separados del plástico. Los materiales que indican sus posiciones son separados mediante separación líquida, plástica o fusión del plástico.

No obstante, la cantidad de aditivos que se mezclarán en los materiales plásticos es muy importante para la resistencia de los productos a ser obtenidos. Cuando pueden añadirse más aditivos (químicos o minerales), la resistencia del material obtenido se vuelve proporcionalmente más alta. Pero, cuando altas cantidades de aditivos se mezclan con los plásticos de desecho, la fusión de esta mezcla se hace más problemática. Usualmente, estos procedimientos se efectúan en máquinas extrusoras. En los extrusores, los materiales plásticos de desecho y los aditivos son alimentados y se obtiene el material compuesto en forma de masa. En esta situación, cuando una alta cantidad de aditivo es mezclada en la mezcla, ocurren desgaste y averias en las máquinas, cuando se usan los aditivos en cantidades bajas, no se puede lograr en los materiales las propiedades de resistencia deseadas.

En las máquinas procesadoras de plásticos que se usan en el estado del arte conocido que utilizan sistemas como inyección y extrusión, el principio del trabajo es forzar al material fundido bajo presión a salir a través de un agujero. En el sistema, hay una zona de alimentación (un cono o un gusano sin fin de alimentación lateral) , un engrane de gusano (también llamado como un gusano sin fin de Arquimedes, tiene funciones de compresión y empuje) y un cuerpo cilindrico (envolvente) donde el engrane se mueve hacia el interior y que puede resistir altas presiones y temperaturas de hasta 500°C. Esta situación incrementa los costos de operación y producción de la máquina.

Además, en las máquinas procesadoras de plástico que se usan en el estado del arte conocido que funcionan por sistemas como inyección y extrusión, se presenta más desgaste en las máquinas ya que los materiales de relleno que tienen propiedades abrasivas y difíciles, son alimentados desde el arranque, desde la zona de alimentación de termoplásticos . Esta situación incrementa los costos de reparación y mantenimiento de la máquina.

Además, en las máquinas procesadoras de plásticos que se usan en el estado del arte conocido que usan sistemas como inyección y extrusión, cuando la mezcla fundida alcanza la zona de compresión, no puede ser comprimida, ya que los minerales no son compresibles y ocasionan que el engrane se atasque o rompa al generarse fuerzas de torsión antagónicas muy altas. Por consiguiente, no se usan altas cantidades de minerales en mezclas de termoplásticos fundidos y la mezcla no puede alcanzar el valor de resistencia deseado.

Además, en las máquinas procesadoras de plástico que se usan en el estado del arte conocido que usan sistemas como inyección y extrusión, se necesita usar moldes muy especiales. El precio de estos moldes es muy alto.

Además, en las máquinas procesadoras de plásticos que se usan en el estado del arte conocido que usan sistemas como inyección y extrusión, el material es inyectado en el molde por la máquina misma y también la presión requerida es generada por la máquina misma. Por consiguiente, estas máquinas son muy complicadas y costosas.

Además, en las máquinas procesadoras de plásticos que se usan en el estado del arte conocido, que usan sistemas como inyección y extrusión, ya que los moldes son fijados a la máquina, las máquinas no deben trabajar mientras el material está enfriando en el molde. Como un resultado, estos sistemas funcionan mediante un principio de arranque y paro y su capacidad de producción es baja.

Otro problema es esperar el periodo de enfriamiento después de comprimir el material plástico en forma de masa en un molde. En esta situación, las máquinas no pueden funcionar hasta que el material compuesto en el molde enfrie.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN El objeto de la presente invención es reflejar un método de reciclado para plásticos de desecho, cuyos costos de producción sean decrecientes.

Otro objeto de la invención es reflejar un método de reciclado, en donde los plásticos de desecho sean limpiados de los materiales sobre ellos, tales como suciedad, aceite, productos químicos, etc.

Aún otro objeto de la invención es reflejar un método de reciclado caracterizado porque contiene altas cantidades de aditivos y por consiguiente se obtienen materiales compuestos con propiedades de alta resistencia.

Aún otro objeto de la invención es reflejar un método de reciclado, caracterizado porque se usan altas cantidades de aditivos en la producción y las máquinas usadas en ésta no se dañan.

Aún otro objeto de la invención es reflejar un método de reciclado que proporcione bajo consumo de energía.

El método de reciclado de materiales plásticos de desecho y de usar estos plásticos reciclados en la producción de material compuesto, que se efectúa a fin de lograr los objetos de la invención comprende las siguientes etapas, en donde se realizan: - Liberación de una pluralidad de tipos de materiales termoplásticos de desecho, embalados por alimentación en una máquina abrebalas (110), - Alimentación de los materiales plásticos de desecho en una unidad de separación y ahí separación de rocas, tierra, arena y otros materiales extraños gruesos (120), - Alimentación del material plástico de desecho a la máquina cortadora, corte del material plástico de desecho en pedazos pequeños a través de cuchillas de alta velocidad y al mismo tiempo lavado por inyección de agua en la máquina (130) , Alimentación los materiales plásticos de desecho cortados en pedazos pequeños a una máquina de separación de agua lodosa y separación de material enfangado del agua lodosa, mediante fuerzas centrífugas (140), - Transferencia del material a una pileta llena con agua, enjaguándolo ahí y al mismo tiempo precipitación de arena y otros materiales pesados que se puedan haber dejado sobre él (150) , - Transferencia del material a la máquina de separación de contaminación orgánica y aquí, limpieza de aceite y otros materiales orgánicos extraños sobre el material, que no pudieron ser removidos en los procesos previos, mediante fuerzas centrífugas (160), - Transferencia del material a la máquina de separación de agua y ahí, separación del agua y humedad sobre el material mediante fuerzas centrífugas (170), - Almacenamiento del material por transferencia a silos de almacenamiento (180), - Transferencia del material a la máquina secadora y aquí, secado del material por calentamiento, y al mismo tiempo pulverización por arrastre para facilidad de alimentación a las máquinas en los procesos futuros (190), - Almacenamiento del material seco y pulverizado por transferencia a silos de almacenamiento (200), Transferencia del material al reactor horizontal (210) , - Calentamiento del material en el reactor horizontal bajo presión hasta 350°C de temperatura (220), - Adición del colorante y de los materiales químicos de compatibilidad, al material calentado en el reactor horizontal a través de una unidad de alimentación lateral (230), - Adición de materiales minerales, a través de otra unidad de alimentación lateral, al material al cual se ha añadido el colorante y los materiales químicos de compatibilidad y que está siendo calentado en el reactor horizontal (240), Calentamiento del material plástico hasta que se rompan las uniones lineales, se establezcan las uniones cruzadas y los materiales sean re-unidos entre sí al nivel molecular (250) , - Inmediatamente, verter el material compuesto fundido que sale del reactor horizontal en los moldes, antes de enfriarlo y enfriamiento bajo presión por compresión en el molde (260) .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La FIGURA 1 es un diagrama de flujo del método de la presente invención, en donde: 110, Liberación de una pluralidad de tipos de materiales termoplásticos de desecho, embalados por alimentación en una máquina abrebalas; 120, Alimentación de los materiales plásticos de desecho en una unidad de separación y ahí separación de rocas, tierra, arena y otros materiales extraños gruesos; 130, Alimentación del material plástico de desecho a la máquina cortadora, corte del material plástico de desecho en pedazos pequeños a través de cuchillas de alta velocidad y al mismo tiempo lavado por inyección de agua en la máquina; 140, Alimentación los materiales plásticos de desecho cortados en pedazos pequeños a una máquina de separación de agua lodosa y separación de material enfangado del agua lodosa, mediante fuerzas centrifugas; 150, Transferencia del material a una pileta llena con agua, enjuagándolo ahí y al mismo tiempo precipitación de arena y otros materiales pesados que se puedan haber dejado sobre él; 160, Transferencia del material a la máquina de separación de contaminación orgánica y aquí, limpieza de aceite y otros materiales orgánicos extraños sobre el material, que no pudieron ser removidos en los procesos previos, mediante fuerzas centrifugas; 170, Transferencia del material a la máquina de separación de agua y ahi, separación del agua y humedad sobre el material mediante fuerzas centrifugas; 180, Almacenamiento del material por transferencia a silos de almacenamiento; 190, Transferencia del material a la máquina secadora y aquí, secado del material por calentamiento, y al mismo tiempo pulverización por arrastre para facilidad de alimentación a las máquinas en los procesos futuros; 200, Almacenamiento del material seco y pulverizado por transferencia a silos de almacenamiento; 210, Transferencia del material al reactor horizontal; 220, Calentamiento del material en el reactor horizontal bajo presión hasta 350°C de temperatura; 230, Adición del colorante y de los materiales químicos de compatibilidad, al material calentado en el reactor horizontal a través de una unidad de alimentación lateral; 240, Adición de materiales minerales, a través de otra unidad de alimentación lateral, al material al cual se ha añadido el colorante y los materiales químicos de compatibilidad y que está siendo calentado en el reactor horizontal; 250, Calentamiento del material plástico hasta que se rompan las uniones lineales, se establezcan las uniones cruzadas y los materiales sean re-unidos entre sí al nivel molecular; 260, Inmediatamente, verter el material compuesto fundido que sale del reactor horizontal en los moldes, antes de enfriarlo y enfriamiento bajo presión por compresión en el molde .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN En la Figura 1 se ilustra el método de reciclado materiales plásticos de desecho y de usar estos materiales plásticos reciclados en la producción de material compuesto, el cual es efectuado a fin de lograr el objeto de la invención, en donde; Primero, numerosos tipos de materiales plásticos de desecho termoplástico son alimentados en una máquina abrebalas y el material plástico de desecho comprimido es liberado (110) .

Los materiales plásticos de desecho son alimentados en una unidad de separación y ahí son separados de las rocas, tierra y otros materiales extraños gruesos (120).

El material plástico de desecho, es alimentado a la máquina cortadora, el material plástico de desecho es cortado en pedazos pequeños a través de cuchillas de alta velocidad y al mismo tiempo es lavado por inyección de agua en la máquina (130) .

Los materiales plásticos de desecho cortados en pedazos pequeños son alimentados a una máquina de separación de agua lodosa y el material enfangado es separado del agua lodosa mediante fuerzas centrífugas (140).

Luego, el material es transferido en una pileta llena con agua, enjuagado, y al mismo tiempo se precipitan la arena y otros materiales pesados que pueden haber sido dejados sobre é (150) .

El material es transferido a la máquina de separación de contaminación orgánica y aquí se eliminan por limpieza, el aceite y otros materiales orgánicos extraños sobre el material, que no pudieron ser removidos en los procesos previos, mediante fuerzas centrífugas (160).

El material es transferido a la máquina de separación de agua y ahí, el agua y la humedad sobre el material son separadas mediante fuerzas centrífugas (170).

Luego, el material es almacenado por transferencia a silos de almacenamiento (180) .

El material es transferido a la máquina secadora y aquí es secado por calentamiento y al mismo tiempo pulverizado por arrastre para facilitar la alimentación a las máquinas en los procesos futuros (190) .

El material seco y pulverizado es almacenado por transferencia a silos de almacenamiento (200) .

El material es transferido al reactor horizontal (210) .

El material es calentado en el reactor horizontal bajo presión hasta 350°C de temperatura (220) .

El colorante y los materiales químicos de compatibilidad son inyectados al material calentado en el reactor horizontal a través de una unidad de alimentación lateral (230) .

Los materiales minerales son inyectados al sistema a través de otra unidad de alimentación lateral (240) .

La mezcla es mezclada continuamente y calentada hasta que las uniones lineales del material plástico son rotas y ramificadas, forman uniones transversales y los materiales son re-unidos entre si al nivel molecular y se espera que la reacción finalice (250) .

El material compuesto fundido que sale del reactor horizontal es vertido inmediatamente en los moldes antes de enfriarlos y es enfriado bajo presión por compresión en el interior de los moldes (260) .

En el método de conformidad con la invención, puede añadirse una alta cantidad de aditivos a los termoplásticos ya que no hay compresión, después, se añade el material de relleno y no se generan grandes pares de torsión antagónicos.

En el sistema de conformidad con la invención, la pérdida de energía por calentamiento, se evita añadiendo el material de relleno en la etapa de reacción después, los materiales plásticos son fundidos y se evita consumo innecesario de energía por los materiales de relleno.

En el sistema de conformidad con la invención, el desgaste en las máquinas se minimiza ya que los materiales de relleno y los minerales son alimentados al reactor después de que los materiales plásticos son fundidos.

El método de conformidad con la invención proporciona una cantidad enorme de ahorro de energía. En las máquinas procesadoras de plástico que normalmente están en uso, que trabajan por sistemas como inyección y extrusión, el material de relleno es alimentado inicialmente en las máquinas con los materiales termoplásticos y la mezcla requiere ser calentada hasta la temperatura de fusión de los termoplásticos . Aquí, debe consumirse enerqía para calentamiento, tanto de los termoplásticos como de los materiales de relleno. En el sistema de conformidad con la invención, no debe consumirse energía para calentamiento de los materiales de relleno, ya que éstos son alimentados al sistema en una etapa posterior.

En el método de conformidad con la invención, el material compuesto fundido que sale del reactor horizontal es vertido inmediatamente en los moldes y enfriado bajo presión por compresión. Se emplea un sistema multi-molde que depende de la capacidad del reactor horizontal y del tiempo de enfriamiento del material compuesto fundido en el molde. Los moldes son colocados secuencialmente, se llena un molde y se deja enfriar y se procesan los siguientes moldes. La compresión en los moldes se efectúa mediante prensas hidráulicas. En el sistema se usa el método de moldeo por compresión sin inundación. Por este método, el material plástico que tiene un gran volumen con un cierto peso, es comprimido en el molde por presión en la cavidad de moldeo con un volumen más pequeño. En los moldes por compresión sin inundación, el punzón activador es emparejado con la cavidad del molde como en un sistema de cilindro-pistón.

En el método de conformidad con la invención, los moldes son simples y son producidos muy económicamente ya que se usa el método de moldeo por compresión sin inundación.

En el método de conformidad con la invención, ya que la presión requerida para comprimir los moldes es proporcionada por las prensas hidráulicas, las cuales son partes separadas del sistema, no se requiere que las máquinas en el sistema sean muy complicadas y por consiguiente los costos de inversión son muy bajos.

En el método de conformidad con la invención, ya que los moldes que se usan no están fijados a la máquina y se emplea un sistema multi-molde, las otras máquinas continúan funcionando mientras que el material se está enfriando en el molde. Como un resultado, el método de conformidad con la invención funciona con el principio de trabajo continuo y la capacidad de producción es alta.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la presente invención como antecede, se considera como novedad y por lo tanto se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1. Un método para reciclar materiales plásticos de desecho y para utilizar este plástico reciclado en la producción de material compuesto, caracterizado porque comprende las etapas de: liberar una pluralidad de tipos de materiales termoplásticos de desecho comprimidos, por medio de alimentación en una máquina abrebalas (110), alimentar los materiales plásticos de desecho en una unidad de separación y ahi, realizar una separación de rocas, tierra, arena y otros materiales extraños gruesos (120), alimentar el material plástico de desecho en la máquina cortadora, cortar el material plástico de desecho en pedazos pequeños, a través de cuchillas de alta velocidad y al mismo tiempo, lavar por inyección de agua en la máquina (130), alimentar los materiales plásticos de desecho cortados en pedazos pequeños a una máquina de separación de agua lodosa y separar el material enfangado del agua lodosa mediante fuerzas centrifugas (140), transferir el material plástico de desecho a una pileta llena con agua, enjuagar y, al mismo tiempo, precipitar arena y otros materiales pesados que puedan haberse dejado sobre él (150) , transferir el material plástico de desecho en la máquina de separación de contaminación orgánica y aquí limpiar el aceite y otros materiales orgánicos extraños sobre el material plástico de desecho, que no pudieron ser removidos en los procesos previos, mediante fuerzas centrifugas (160), transferir el material plástico de desecho a la máquina de separación de agua y ahí, separar el agua y humedad sobre el material mediante fuerzas centrifugas (170), almacenar el material plástico de desecho por transferencia a silos de almacenamiento (180), transferir el material plástico de desecho a la máquina secadora y aquí, secar el material plástico de desecho por calentamiento y al mismo tiempo, pulverizar por arrastre para facilidad de alimentación a las máquinas en los procesos futuros (190), almacenar el material plástico de desecho seco y pulverizar por transferencia a silos de almacenamiento (200), transferir el material plástico de desecho a un reactor horizontal (210), calentar el material plástico de desecho en el reactor horizontal, hasta que funda bajo presión a hasta 350°C de temperatura (220) .

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque también comprende las etapas de: añadir colorante y materiales químicos de compatibilidad al material plástico de desecho fundido en el reactor horizontal a través de una unidad de alimentación lateral (230) , añadir materiales minerales, a través de otra unidad de alimentación lateral, en el reactor horizontal, al material plástico de desecho fundido, en el cual han sido añadidos el colorante y los materiales químicos de compatibilidad (240), adicionalmente, calentar y mezclar el material plástico de desecho fundido, con los aditivos (250), inmediatamente verter el material compuesto fundido que fluye libre desde el reactor horizontal en los moldes desprendidos independientes antes de enfriarlo, y enfriar bajo presión por compresión en los moldes por medio de prensas hidráulicas individuales (260) .