DESCONTAMINACIÓN MEJORADA DE RPET A TRAVÉS DE REDUCCIÓN DE TAMAÑO DE PARTÍCULAS
CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere en general a un proceso mejorado para descontaminar tereftalato de polietileno reciclado (RPET = recycled polyethylene terephtalate) a través de reducción de tamaño de partículas . Más particularmente, la invención se dirige a un proceso para retirar contaminantes que se han difundido en la matriz de las paredes laterales de un recipiente PET, este procedimiento se realiza después de que el recipiente se recicla en RPET. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El procesamiento post-consumidor de PET reciclado para fabricar una variedad de productos de consumidor útiles tales como macetas para flores, y postes de bardas, es bien conocido. Típicamente, el proceso de reciclado utiliza recipientes de PET usados, tales como recipientes de bebidas carbonatadas descartadas, que se recolectan, clasifican, lavan y separan de contaminantes, para dar una fuente relativamente limpia de RPET. Adicionalmente, la fabricación de productos PET moldeados, dañados e imperfectos, particularmente las botellas moldeadas por soplado para utilizar para contener artículos de consumidor, resulta en
una cantidad considerable de desecho de PET, que los fabricantes de estos productos quisieran reutilizar. El RPET producido por procesos de reciclado convencionales, es generalmente en forma molida o de hojuelas, que posteriormente se procesa por fusión o noduliza o forma en partículas adicionalmente por el usuario final. RPET casi siempre se somete a una operación de molienda, a fin de hacer el material más fácil de manejar y procesar. Equipo de molienda convencional reduce el RPET a partículas u hojuelas de aproximadamente .953 cm (3/8 de pulgada) . La molienda se realiza para asegurar que se produzca un tamaño de hojuelas consistente, al emplear un tamiz o rejilla a través del cual el material molido debe pasar al salir del molino. Aunque el equipo de nodulización y procesamiento con fusión ,de hojuelas de RPET convencional, se diseña para manejar hojuelas de .953 cm (3/8 de pulgada) algunos materiales de RPET tienen tamaños tan grandes como 1.27 cm (h. de pulgada) y tan pequeños como .635 cm (Vi de pulgada) también se producen comercialmente. La densidad a granel de RPET en hojuelas de .953 cm (3/8 de pulgada) en general está en el rango desde aproximadamente .352 a aproximadamente .56 g/cc (aproximadamente 22 a aproximadamente 35 libras por pie cúbico) . Similarmente, partículas o nodulos de PET y RPET en general se forman a un tamaño uniforme estándar de
aproximadamente .3048 cm (0.12 de pulgada) de diámetro. La densidad a granel de estas partículas o nodulos generalmente está en el rango desde aproximadamente .8 a aproximadamente .928 g/cc (aproximadamente 50 a aproximadamente 58 libras por pie cúbico) . Típicamente, el equipo de procesamiento de fusión de PET y RPET se diseña para aceptar nodulos o partículas que tienen las dimensiones y características físicas anteriormente mencionadas. El aspecto crítico para logar productos finales de alta calidad consistentemente utilizando RPET, es una descontaminación detallada de los nodulos u hojuelas de RPET. La descontaminación significante ocurre durante el lavado y clasificación del desecho de PET. Los recipientes y botellas de PET de ingreso, se desmenuzan para formar fragmentos de PET y retirar etiquetas sueltas, mugre y otras partículas extrañas adheridas. Posteriormente, la mezcla se clasifica al aire y los fragmentos restantes se lavan en una solución de detergente caliente para retirar fragmentos de etiquetas adicionales y adhesivos de los fragmentos de PET. Los fragmentos de PET lavados luego se enjuagan y colocan en una serie de baños de flotación, en donde se retiran partículas extrañas más pesadas y más ligeras. Los fragmentos de PET restantes luego se secan y venden como hojuelas de RPET. De esta manera, pegamentos de etiqueta y base de copa, poliolefinas, PVC, papel, vidrio y metal, todos los cuales
afectan adversamente la calidad y desempeño del producto terminado, se retiran del RPET. De consideración reciente son los contaminantes tóxicos que pueden ser introducidos en la corriente de procesamiento de RPET típica. Ejemplos de estos contaminantes incluyen pesticidas, solventes, herbicidas e hidrocarburos clorados, que pueden contaminar el RPET a través de un contacto incidental, accidental, durante procesamiento o transporte del mismo, o al reciclar las botellas y recipientes de PET que se emplearon por consumidores, para contener substancias tóxicas por algún periodo de tiempo prolongado. D. W. Hayward, "Employing RPET in Your Process p (Empleando RPET en Su Proceso) SPE RETEC, Noviembre 4, 1994, reporta que hojuelas RPET "limpias" aún pueden contener contaminantes residuales en concentraciones tan altas como 4%, y hay posibilidades de que estos contaminantes incluyan contaminantes tóxicos. Estas fuentes de contaminación son apropiadamente de gran consideración para aquéllos quienes desean incorporar RPET en nuevos recipientes para uso de contacto con alimentos. Con respecto a la posibilidad de que contaminantes tóxicos pueden estar contenidos en RPET diseñados para uso de contacto con alimentos, la Administración Federal de Drogas de los E.U.A. (U.S. FDA) ha establecido protocolos para los
niveles de estos contaminantes en estas aplicaciones, y ha establecido límites substitutos y de concentración para determinar la efectividad de los procesos de descontaminación de lavado y subsecuentes . Los protocolos de la Administración Federal de Drogas de los E.U.A. (U.S. FDA) requieren que se introduzca el RPET al contaminante selecto por tanto como dos semanas, para permitir que los contaminantes se difundan en la matriz de polímero de la pared lateral de una botella o recipiente que subsecuentemente se reciclará por cualquier metodología de reciclado propuesta. De acuerdo con esto, un método de descontaminación efectivo en cierta proporción requerirá que el contaminante sea desplazado de regreso fuera de las hojuelas de RPET producidas a partir d -las paredes laterales de la botella o recipiente, a fin de cumplir con el límite de concentración de contaminantes requerido. Sería conveniente el desarrollar un proceso para descontaminar RPET para producir RPET "limpio", en donde el RPET limpio exhibirá un nivel de contaminantes residual que lo hace aceptable para fabricar nuevas botellas y recipientes de PET con grado alimenticio. COMPENDIO DE LA INVENCIÓN De acuerdo con la presente invención, un proceso para retirar contaminantes de hojuelas RPET se ha descubierto sorprendentemente. El proceso comprende las etapas de:
desmenuzar las hojuelas de RPET, para preparar partículas de RPET que tienen el tamaño de partículas promedio desde aproximadamente .0127 a aproximadamente 1.27 mm (0.0005 pulgada a aproximadamente 0.05 pulgada) de diámetro; y desplazar el contaminante fuera de las partículas de RPET. El proceso de la invención es particularmente útil para retirar contaminantes tóxicos de hojuelas de RPET, de manera tal que el material resultante luego puede utilizarse para fabricar nuevas botellas y recipientes de PET con grado alimenticio . BREVE DESCRIPCIÓN DEL DIBUJO Las características novedosas que se consideran propias de la presente invención se establecen particularmente en las reivindicaciones anexas . La invención por sí misma sin embargo se comprenderá mejor a partir de la descripción acompañante de modalidades específicas cuando se lee en conexión con el dibujo anexo en donde: La Figura es una gráfica que ilustra la velocidad incrementada de descontaminación en partículas de RPET como una función de disminuir el tamaño de partículas de RPET. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA MODALIDAD PREFERIDA La presente invención se dirige a un proceso para retirar contaminantes de hojuelas de RPET. Las hojuelas de
RPET se desmenuzan para preparar partículas de RPET y posteriormente se desplaza fuera de las partículas de RPET el contaminante. Por el término "hojuelas de RPET" como su uso aquí se pretende, en general son los materiales de polietilen tereftalato reciclados comercialmente disponibles, producidos por métodos de reciclado de PET convencionales, usualmente en forma de hojuelas, pero que adicionalmente pueden estar en la forma de trozos, esferas, nodulos o partículas y semejantes, y que en general se hacen disponibles a granel en un tamaño de partículas substancialmente uniforme de aproximadamente .635 a aproximadamente 1.27 cm (Vi pulgada a aproximadamente V* pulgada) para operaciones subsecuentes de procesamiento con fusión. Métodos para descontaminar hojuelas de RPET, utilizando un proceso en donde las hojuelas se desmenuzan para producir partículas más grandes que aquéllas descritas en la presente solicitud, se establecen más completamente en la patente de los E.U.A. No. 5,899,392, que se incorpora aquí completamente por referencia. Ahora se ha descubierto que el proceso es ventajosamente operable incluso a tamaños de partículas de RPET más pequeños. Una partícula sencilla típica de hojuela de RPET de .953 cm (3/8 pulgada) exhibe una proporción de superficie a volumen de aproximadamente 177:1. Contaminantes que han penetrado la matriz de hojuelas de RPET solo pueden
difundirse hacia afuera de la superficie de la hojuela RPET. Contaminantes que se han difundido lejos al interior de la matriz de la hojuela RPET generalmente no pueden difundirse fuera de la hojuela entre el tiempo en que la hojuela de RPET se produce en el proceso de reciclado convencional y el tiempo en que la hojuela de RPET se utiliza en una operación de procesamiento de fusión para producir un nuevo artículo de PET. De acuerdo con la presente invención, hojuelas de RPET se desmenuzan por cualesquiera medios convencionales para preparar partículas de RPET que tienen un tamaño de partículas promedio desde aproximadamente .0127 a aproximadamente 1.27 mm (aproximadamente 0.0005 pulgada a aproximadamente 0.05 pulgada) de diámetro. Esta es una reducción substancial en el tamaño de las hojuelas de RPET individuales, y permitirá que cualquier contaminante contenido en las hojuelas de RPET sean desplazadas hacia afuera más fácil y rápidamente. Por ejemplo, una partícula de PET que tenga un radio de aproximadamente 1.47 mm (0.058 pulgada) y una concentración de benceno de aproximadamente 25,000 ppm requiere más de 96 horas de tiempo de difusión a 70E para que el nivel de benceno caiga a una concentración de aproximadamente 0.25 ppm. Por contraste, una partícula de PET que tiene un radio de aproximadamente .223 mm (0.00876 pulgada) requiere menos de 3 horas para alcanzar el mismo
nivel de concentración de 0.25 ppm, todos los otros parámetros permanecen iguales . Tamaños de partículas de RPET más pequeños resultan en velocidades de descontaminación aun más rápidas. De esta manera, las hojuelas de RPET pueden descontaminarse por el proceso de la invención, que incluye la etapa de reducción de tamaño de partículas, sin necesidad por medios elaborados o exóticos tales como procesado con husillos gemelos, extracción con vacío o tiempos de residencia extremadamente prolongados tales como se ilustra en la técnica previa. Después de desmenuzado de las hojuelas de RPET, las partículas de RPET resultantes se someten a un proceso diseñado para sacar los contaminantes de las partículas. Como es bien conocido, esto puede lograrse simplemente por secado al aire de las partículas de RPET (pasar una corriente de gas, de preferencia aire, por encima y a través de las partículas) a temperatura ambiente. El tiempo requerido para lograr la eliminación substancial de contaminantes de las partículas RPET es mucho menor que el tiempo que de otra forma se requeriría para lograr la misma eliminación de contaminantes de una masa igual de hojuelas de RPET, utilizando las mismas condiciones. En forma alterna, las partículas de RPET desmenuzadas, simplemente se les permitirá residir a granel en condiciones estándar hasta que los contaminantes se han difundido fuera de las partículas. Aún
más, las partículas de RPET pueden calentarse en una forma convencional que acelerará la difusión de los contaminantes fuera de las partículas. También, las partículas de RPET pueden colocarse en una solución líquida que puede lixiviar los contaminantes fuera de las partículas. Estos, así como otros métodos convencionales pueden ser utilizados para desplazar fuera de las partículas de RPET a los contaminantes; pero en cada caso, el tiempo requerido será substancialmente menor que el que de otra forma se requeriría para efectuar el mismo nivel de descontaminación sobre una masa igual de hojuelas de RPET que utilizan el mismo procedimiento de desplazamiento. Aunque la presente invención se enfoca primordialmente en el uso de reducción de tamaño de partículas para descontaminar las partículas de RPET, pueden lograrse otros beneficios por el empleo de la etapa de reducción de tamaño de partículas. La misma mecánica también mejorará el desempeño de secado y estado sólido de las partículas . Formación de estado sólido es un proceso con el que se eleva la viscosidad intrínseca de RPET. La viscosidad intrínseca es una característica física importante que en gran parte determina la resistencia final del producto último, por ejemplo una botella o recipiente producida de las hojuelas de RPET. Una botella o recipiente producida de RPET
que tiene baja viscosidad intrínseca no se desempeñará tan bien como una botella o recipiente elaborado de RPET de viscosidad intrínseca superior. PET, a diferencia de la mayoría de los otros polímeros, tiene la capacidad por ser "armado de nuevo" en el proceso de formación de estado sólido, que eleva la viscosidad intrínseca de regreso a un nivel aceptable. Formación de estado sólido ocurre a temperaturas elevadas, a menudo justo por debajo del punto de fusión del polímero, y emplear una corriente de gas seco que circula a través de la cámara de partículas de polímero, en donde el gas empleado usualmente es inerte tal como nitrógeno. En forma alterna, el proceso de formación de estado sólido puede llevarse a cabo al vacío. Formación de estado sólido depende de mecánica de difusión para retirar sub-productos del proceso, y dinámica térmica para elevar la temperatura del RPET. El tamaño de partículas reducido mejora enormemente el proceso de formación de estado sólido al disminuir el tiempo requerido para elevar la viscosidad intrínseca al nivel deseado. Además, PET es un polímero higroscópico que deber ser secado completamente antes de procesamiento de fusión a fin de evitar degradación hidrolítica y la pérdida resultante de viscosidad intrínseca. El secado de hojuelas de PET y RPET usualmente ocurre en secadores de aire caliente
desecantes comercialmente disponibles, que se diseñan para retirar humedad de la superficie y matriz del material. El secado se realiza a temperaturas que están sobre el punto de ebullición del agua, pero bien por debajo de las temperaturas de formación de estado sólido. La reducción de tamaño de partículas de acuerdo con la presente invención, reduce enormemente el tiempo requerido para secar el RPET. De esta manera, aunque el proceso de la invención se describe y reivindica como uno para retirar un contaminante de hojuelas de RPET, se contempla que el proceso descrito y reivindicado puede ser empleado adicionalmente para mejorar y acelerar un proceso de formación de estado sólido, y puede simplificar y acelerar un proceso para secar el RPET. EJEMPLO Hojuelas de RPET contaminadas con tolueno se desmenuzan para producir cuatro lotes de partículas de RPET, que tienen los siguientes rangos de tamaño en diámetro de partículas aproximados : Lote #1 .841 - .594 mm (0.0331 - 0.0234 pulgada) Lote #2 .50 - .419 mm (0.0197 - 0.0165 pulgada) Lote #3 .211 - .149 mm (0.0083 - 0,0059 pulgada) Lote #4 .149 - .053 mm (0.0059 - 0.0021 pulgada) Estos cuatro lotes de partículas de RPET son individualmente procesados para formación de estado sólido a
una temperatura de aproximadamente 160 °C al vacío. Muestras de cada lote se extraen a diversos tiempos durante el proceso para formación de estado sólido y la concentración del contaminante tolueno se mide. Se observa que la velocidad de descontaminación con el tiempo se incrementa al disminuir el tamaño de partículas de RPET. Este fenómeno se ilustra en la Figura. El proceso para retirar contaminantes de hojuelas de RPET descrito previamente, en general se describe en términos de su aplicación más amplia a la práctica de la presente invención. Ocasionalmente, las condiciones de proceso como se describe pueden no ser precisamente aplicables a cada combinación de contaminante/hojuela de RPET, incluida dentro del alcance descrito. Aquéllas instancias en donde esto ocurre, sin embargo se reconocerán fácilmente por aquéllos con destreza ordinaria en la especialidad. En todos estos casos, el proceso puede ser realizado exitosamente por modificaciones convencionales al proceso descrito. La invención se comprende más fácilmente por referencia a modalidades específicas descritas previamente que son representativas de la invención. Debe entenderse sin embargo que las modalidades específicas se proporcionan solo con el propósito de ilustración y que la invención puede
practicarse de otra forma a como se ilustra específicamente sin apartarse de su espíritu y alcance.