PROCESO DE RECUPERACIÓN DE POLIESTIRENO
Campo del Invento La presente solicitud se refiere a un proceso y aparato para la recuperación de materiales de desecho tipo poliestireno y a un producto de poliestireno recuperado. Debido a la elección del solvente de disolución y al uso de baja temperatura en la sección de recuperación, el producto de poliestireno recuperado, no se someterá a degradación. Por consiguiente, el producto de poliestireno recuperado estará dentro de los rangos de especificación de entrada de materiales tipo poliestireno. El proceso y aparato incluyen la disolución de los materiales de desecho tipo poliestireno en una sección de disolución, que utiliza un solvente reuíilizable que tiene un bajo punto de ebullición y un alto rango de vaporización , la eliminación de contaminantes sólidos en una o más secciones de filtro, la desvolatilización del poliestireno disuelto y la recuperación del material tipo poliestireno en una forma sólida en una sección de recuperación. Preferentemente, el proceso y aparato incluyen reciclar y reutilizar en el proceso el solvente evaporizado procedente de la sección de recuperación. El proceso y aparato también pueden incluir la reducción del material tipo poliestireno que será recuperado en una sección de reducción, antes de sü entrada a la sección de disolución . La temperatura máxima en la sección de recuperación es de 190°C. El solvente reutilizable es preferentemente seguro para el ambiente y tiene un bajo punto de ebullición y un alto rango de vaporización. El bromuro n-Propilo, o mezclas seguras para el ambiente de éste, son los solventes reutilizables preferidos. Durante algún tiempo la recuperación de materiales de plástico ha sido el punto de enfoque de muchas organizaciones, gobiernos o individuos. Algunos materiales de plástico, tales como polietileno-tereftalato y polietileno, han encontrado un amplio uso en la industria del reciclado. Sin embargo, el reciclado de resina tipo poliestireno no ha tenido el mismo éxito técnico o económico y el desecho de materiales tipo poliestireno continua presentando problemas ambientales sin resolver. Actualmente no están disponibles medios para la recuperación de material tipo poliestireno, especialmente cuando estos materiales se fabrican en material de espuma. La espuma de poliestireno es mucho menos densa que el poliestireno no espumoso, debido a que contiene un volumen considerable de aire encapsulado mediante la construcción del poliestireno sólido. Esto incrementa los costos de almacenamiento, transporte y desecho, incluyendo el uso de medios mecánicos y químicos para reducir el tamaño de dicho material de desecho. El cartucho de tinta de desecho, por ejemplo, como el que se utiliza en máquinas de copiado y de impresión, es otro producto a base de poliestireno que necesita de un medio de recuperación seguro para el ambiente. Debido a la carencia de medios de reciclado eficientes y seguros para el ambiente, la mayoría de los productos elaborados de materiales tipo poliestireno son desechados en un terraplén o son incinerados. Sin embargo, la resina de poliestireno en dicho terraplén no se descompone y únicamente se puede disolver mediante el drenaje procedente de la descomposición de otras materias orgánicas. El material drenado resultante contamina el gas metano generado en el terraplén , el cual tiene uso como una fuente de combustible para compañías de generación de energía. Por lo tanto, es deseable la eliminación de materiales tipo poliestireno de los materiales sólidos procedentes de un terraplén, incluso cuando su presencia puede tener un valor como combustible. De manera similar, cuando la resina de poliestireno se incinera, los gases resultantes son tóxicos y los altos depósitos de carbono tienden a originar la obstrucción de chimeneas. Los métodos actuales para reciclar poliestireno, tienen el inconveniente adicional de degradar el material de modo que el producto tipo poliestireno ya no es reutilizable en el mismo grado o con la misma calidad que un material de desecho. Esto devalúa de forma adicional el material tipo poliestireno recuperado. Por otra parte, el proceso de la presente invención proporcionará un producto de poliestireno recuperado dentro de los rangos de especificación de entrada de materiales tipo poliestireno, en donde el material que entra está comprendido de un solo poliestireno o poliestirenos cercanamente relacionados.. Incluso cuando se recuperen diversos poliestirenos de desecho, el producto de poliestireno recuperado de la presente invención exhibe una calidad sorprendentemente superior cuando se compara con un producto similar elaborado de poliestireno virgen. Antecedentes de la Invención La Patente Norteamericana No. 4,51 7,312 de Kumasaka y asociados, describe un proceso para regenerar una resina basado en la disolución del plástico de desecho en un solvente orgánico y la solución mezclada con un solvente no mezclable, apenas disolviendo la resina, lo cual posteriormente precipitará la resina. Preferentemente se utilizan solventes orgánicos que tienen gravedades específicas superiores al agua, tales como cloruro de metileno, tricloroetileno o tetracloruro de carbono. En los ejemplos en donde se recupera la espuma de poliestireno del desecho, esta se disuelve en cloruro de metileno y posteriormente se mezcla con el agua dando como resultado la separación de la resina en la interfase de los líquidos. Dichos solventes no se consideran como ambientalmente seguros. La Patente Norteamericana No. 5, 1 98,471 de Nauman y asociados, describe un proceso para separar en forma selectiva varios materiales de plástico encontrados en una corriente de desecho doméstica típica. El proceso utiliza solventes específicos para separar cada tipo de plástico de la corriente mezclada, posteriormente separa la solución que resulta de los materiales restantes y remueve el solvente para recuperar la resina específica. Se utiliza tetrahirofurano, tolueno y xileno para disolver las mezclas de materiales de poliestireno (PS) con otros materiales de plástico, dando como resultado en la solución una mezcla de PS y uno o más de otros materiales de plástico. Los otros materiales de plástico pueden estar presentes en forma individual en combinación e incluyen cloruro de polivinilo (PVC) , polietileno de alta y baja densidad (LDPE y HDPE) , polipropileno (PP) y tereftalato de polietileno (PET). Sin embargo, para la operación eficiente del proceso, la concentración de un sólido disuelto debe ser ya sea muy baja <20%, ó concentrada hasta >80% , siendo preferentemente efectiva una concentración de <1 0% ó de hasta >80% . Para una mezcla de PVC/PS disuelta primero en tetrahidrofurano, se puede utilizar cloruro de metileno para separar el PS. La temperatura de evaporación (desvolatilización) instantánea es de entre 200°C y 400°C y se toma la solución a una concentración de 50 a 95% por peso de los sólidos de polímero. La Patente Norteamericana No. 5,223,543 de lovino, describe un proceso para reducir el volumen de espuma de poliestireno utilizando d-limoneno como solvente. La Patente Norteamericana No. 5,269,948 de Krutchen , describe la descontaminación de poliestireno utilizando monómero de estireno para disolver el poliestireno contaminado. Posteriormente se utiliza la solución resultante en la polimerización de poliestireno. La Patente Norteamericana No. 5,300,267 de Moore, describe un proceso y aparato para recuperar materiales de desecho tipo poliestireno sólido. Incluye una unidad de disolución y una unidad de recuperación que está basada en la evaporación de una película delgada y altas temperaturas para el procesamiento con el solvente, siendo el solvente específico percloroetileno. La Patente Norteamericana No. 5,629,352 de Shiino y asociados, describe un proceso para reducir la espuma de poliestireno y reciclar la misma utilizando solventes que consisten en una mezcla de éter glicol y éster dialquilo. El solvente comprende al menos un elemento seleccionado del grupo que consiste de un compuesto de éter glicol, como éter dimetilo de dietilénglicol, éter dietilo de dietilénglicol o éter dimetilo de dipropilénglicol y un compuesto de éster de dialquilo de ácido graso como succinato de dimetilo, glutarato de dimetilo o adipato de dimetilo. Este solvente tiene puntos de evaporación instantánea a una temperatura de 100°C o mayore y necesitan la adición de agua para que sean no flamables.
La Patente Norteamericana No. 5,824,709 de Suka, describe un proceso en donde un plástico de desecho contiene un polímero tal como resina de poliestireno, polipropileno o ABS se disuelve en un solvente para formar una solución de plástico de desecho a temperatura elevada. La solución se filtra para eliminar las etiquetas o desperdicios externos adheridos. El filtrado se calienta a temperatura de 200°C a 300°C bajo una presión de 1 a 75 torrs para remover el solvente mediante evaporación, y se extruye en gránulos, mediante lo cual se recupera el plástico de desecho. Si el material de plástico que será recuperado es poliestireno, los solventes más preferidos son tolueno y etilbenceno. La Patente Norteamericana No. 5,891,403 de Badger y asociados, describe una unidad portátil de desecho de desecho para tratar el material de poliestireno de desecho, especialmente poliestireno espumoso, utilizando percloroetileno como solvente. La solución del poliestireno de desecho se transporta posteriormente a una instalación adecuada para la recuperación de desechos.
Sumario del Invento La presente invención proporciona un aparato, interconectado en forma operativa para recuperar materiales de polímero tipo poliestireno de desecho, que comprende una sección de reducción opcional, una sección de disolución, una o más secciones de filtrado y una sección de recuperación para recuperar el material tipo poliestireno en forma sólida, e incluye preferentemente medios para eliminar, almacenar y reutilizar el solvente en el aparato. El material de partida puede ser material de poliestireno sólido espumoso o no espumoso, preferentemente, substancialmente libre de otros tipos de materiales de plástico. La presente invención también proporciona un proceso para recuperar materiales de plástico tipo poliestireno de desecho, en donde el proceso comprende los pasos de (1 ) reducir en forma opcional en una unidad de reducción el tamaño del material tipo poliestireno a granel y transferir el material tipo poliestireno con tamaño reducido a una unidad de disolución, (2) disolver en la unidad de disolución el material de poliestireno en un solvente de poliestireno reutilizable, (3) transferir la solución del material tipo poliestireno a una unidad de precalentamiento, (4) sobrecalentar la solución del material tipo poliestireno a una temperatura menor de 1 90°C en la unidad de precalentamiento, (5) transferir a un extrusor la solución del material tipo poliestireno sobrecalentada, (6) desvolatilizar la solución del material tipo poliestireno a diferentes puntos conforme se mueve a través del extrusor, manteniendo la temperatura a menos de 190°C, y (7) enfriar el extrudado para formar un material sólido tipo poliestireno recuperado. Preferentemente, durante la etapa de recuperación , se elimina el solvente de poliestireno reutilizable y se transfiere a una unidad de almacenamiento directamente a la sección de disolución. Este proceso proporciona materiales de plástico tipo poliestireno de desecho recuperados, que se pueden volver a utilizar dentro de los rangos específicos para la entrada de materiales tipo poliestireno, particularmente cuando el poliestireno de desecho está comprendido de un solo poliestireno o poliestirenos cercanamente relacionados. Cuando la recuperación es de diversos poliestirenos de desecho, el producto de poliestireno recuperado de la presente invención exhibe una calidad sorprendentemente alta cuando se compara con un producto similar elaborado de poliestireno virgen. La presente invención , proporciona un proceso para recuperar materiales de plástico tipo poliestireno de desecho, en donde el proceso comprende los pasos de (1 ) disolver en una unidad de disolución el material de poliestireno en un solvente de poliestireno reutilizable, (2) transferir la solución del material tipo poliestireno a una unidad de precalentamiento, (3) sobrecalentar la solución del material tipo poliestireno a una temperatura menor de 1 90°C en la unidad de precalentamiento, (4) transferir a u n extrusor la solución calentada del material tipo poliestireno, (5) desvolatilizar la solución del material tipo poliestireno en diferentes puntos conforme se mueve a través del extrusor, manteniendo su temperatura a menos de 190°C, y (6) recuperar en forma sólida el material tipo poliestireno extrudado recuperado. Opcionalmente, el proceso puede proporcionar un primer paso el cual comprende reducir el tamaño del material tipo poliestireno a granel en una unidad de reducción y transferir el material tipo poliestireno con tamaño reducido a la unidad de disolución . El tamaño de poliestireno reutilizable tiene preferentemente un bajo punto de ebullición , preferentemente de 35°C a 90°C y un alto rango de evaporación , preferentemente de 3 a 7 [AST D353976, acetato de butilo = 1 ], permitiendo que surja la desvolatilización del extrudado semisólido a temperaturas más bajas (por ejemplo, menores a 190°C) que las estándar para la producción de poliestireno de polímero y otros procesos que utilizan solventes para reciclar poliestireno de desecho. Adicionalmente, el solvente de poliestireno reutilizable es preferentemente seguro para el ambiente. Un solvente reutilizable preferido es bromuro n-propilo o una mezcla ambientalmente segura del mismo que tenga u n bajo punto de ebullición y un alto rango de evaporación. Ambientalmente seguro, significa que el solvente no es flamable y no es peligroso y preferentemente no es corrosivo, tal como lo determinan los reglamentos de OSHA y EPA de los Estados Unidos. Más preferentemente, ambientalmente seguro, significa que el solvente cumple con el Protocolo de Montreal para Potencial de Calentamiento Global (GWP) y Potencial de Eliminación de Ozono (ODP) y que tiene una designación del Servicio Postal de los Estados Unidos de no peligroso. Preferentemente, el solvente reutilizable puede ser autorecuperado, esto es tratado para regresarlo substancialmente a sus componentes originales. El bromuro n-propilo puede obtenerse comercialmente como Ensolv® en EnviroTech International, Inc. Melrose Park, Illinois, E.U.A. Se prefiere el producto de bromuro n-propilo de uso general. En las Patentes Norteamericanas Nos. 5,616,549 y 5,824,162, ambas de Lawrence A. Clark, las cuales están incorporadas en su totalidad como referencia, se describen de manera adicional los productos de bromuro n-propilo. Generalmente, están compuestos del 90 al 96.5% de bromuro n-propilo y del 0% al 6.5% de una mezcla de terpenos y del 3.5% a 5% de una mezcla de solventes de baja ebullición. El producto EnSolv® es ambientalmente seguro, y cumple incluso con los estándares del Protocolo de Montreal para el Potencial de Calentamiento Global (GWP) y Potencial de Eliminación de Ozono (ODP) y tiene una designación del Servicio Postal de los Estados Unidos de no peligroso. Para utilizarse en la presente invención, el bromuro n-propilo o las mezclas ambientalmente seguras del mismo, pueden incluir además diluyentes ambientalmente seguros, tales como alcohol isopropilico. Cuando se utiliza alcohol isopropilico como un diluyente, comprende preferentemente el 1 0% de la mezcla por peso. En el proceso de la presente invención, la temperatura durante el mismo se mantiene a menos de 1 90°C, preferentemente a menos de 1 80°C, preferentemente a menos de 1 00°C en las secciones de disolución y filtración y a menos de 160°C en la sección de recuperación. Así mismo, el tiempo del proceso general se mantiene preferentemente a menos de 4 horas, y más preferentemente a menos de 2 horas. El tiempo de proceso en la sección de recuperación se mantiene preferentemente a menos de 1 hora y más preferentemente a menos de ½ hora. La sección de reducción es preferentemente una unidad tipo trituradora-moledora que toma el material tipo poliestireno de una fuente alterna, tal como espuma de poliestireno expandida (espuma EPS) que se utiliza en cajas de empaque para envío de alimentos, empaque protector para envío de componentes electrónicos, materiales de pantallas, revestimiento de cascos de seguridad, utensilios desechables para alimentos, etc. , y se reduce su tamaño para permitir la exposición de la superficie a un mayor contacto con el solvente. El material de poliestireno de desecho, reducido de tamaño opcionalmente, es alimentado en una unidad de disolución en donde se introduce el solvente de poliestireno reutilizable. Se puede aumentar la disolución de los materiales tipo poliestireno, a través del uso de calentamiento y agitación de la solución. Se proporcionan medios para calentar y agitar la solución en la unidad de disolución. También se proporcionan medios para condensar y regresar el solvente a la solución, los cuales pueden volatilizarse durante el proceso de disolución. Uno o más de los filtros de la sección de filtros, pueden ser parte integral de la unidad de disolución. Por lo tanto, los filtros que eliminana cualquier materia de particulado de la solución, pueden ser internos o externos a la unidad de disolución. Estos filtros removerán todos los sólidos presentes debido ya sea a la contaminación externa o a otros materiales tales como plástico, papel, cintas, etc., los cuales no son disueltos con el solvente y clarificarán en forma adicional la solución para eliminar materia de particulado más fina. Después de pasar a través de la unidad de disolución y la disolución del filtro, la solución de poliestireno se transfiere a la sección de recuperación. La parte principal de la sección de recuperación es preferentemente una unidad tipo extrusor colocada como un desvolatilizador. Preferentemente, la sección de recuperación también incluye un precalentador para sobrecalentar la solución antes de la introducción en el extrusor. El precalentador incluye medios para monitorear y controlar la temperatura y presión, para que no se exceda la temperatura máxima deseada del material que está siendo procesado (menor a 190°C). Posteriormente la solución precalentada es bombeada bajo presión a través de una válvula en la sección de alimentación del extrusor, causando el quemado inmediato del solvente de bajo punto de ebullición y alto rango de evaporización, lo cual incrementa en gran medida la alimentación del contenido de sólidos al extrusor. Preferentemente, el sistema será cerrado para evitar la pérdida de solventes a la atmósfera y facilitar la reutilización del solvente en el proceso. Por lo tanto, el sistema, incluyendo la reducción del material de poliestireno de desecho en la unidad de disolución para su salida del extrusor además del reciclado interno del solvente de poliestireno reutilizable, permanecerá preferentemente cerrado a la atmósfera, excepto durante la introducción del material de poliestireno de desecho en la unidad de reducción. El mantener el sistema cerrado a la atmósfera, también incrementa la seguridad ambiental del proceso. La unidad extrusora, incluyendo la sección de alimentación de la sección de recuperación incluirá preferentemente varias puertas para transferir el solvente volatilizado a una unidad de condensación para la captura del solvente desvolatilizado. Preferentemente, se adherirán a medios de vacío una o más puertas en el extremo del extrusor para aumentar la desvolatilización completa de la fundición extrudada. En la introducción continua del trabajo mecánico y la adición de parte de calentamiento externo en el extrusor, junto con la aplicación de vacío, asegura que se volatilice el resto del solvente. Se proporcionan medios para mantener y controlar la temperatura y presión en la parte del extrusor de la sección de recuperación, con el objeto de facilitar la desvolatilización, extrusión y mantener la temperatura debajo de 190°C, preferentemente debajo de 180°C. Después de salir del extremo del extrusor, la fundición de polímero tipo poüestireno se enfría y posteriormente se rompe preferentemente en gránulos en una forma conocida en la técnica. El material de poüestireno recuperado que sale del extrusor, puede ser configurado en piezas más grandes, según lo requiera el uso al final del proceso de fabricación en una forma conocida en la técnica. El bajo punto de ebullición y el alto rango de evaporación del solvente, permiten que ocurra la desvolatilización a una temperatura menor a la estándar para la producción de materiales poliméricos tipo poüestireno, la cual es menor a 190°C. Esta temperatura de procesamiento inferior (y un tiempo de procesamiento más corto) elimina substancialmente la degradación del material de poüestireno de desecho introducido en el sistema. Por lo tanto, el producto del material tipo poüestireno recuperado estará dentro de los rangos de especificación de la entrada de material tipo poüestireno para volverse a utilizar y fabricar productos de poüestireno de la misma clase. La condensación del solvente para reutilizarse en el proceso de la presente invención, se logra pasando los vapores a través de un condensador que está conectado a enfriadores para asegurar la reducción del vapor del solvente a debajo de su temperatura de ebullición y la suficiente reducción de su presión de vapor para originar la condensación. Posteriormente el solvente condensado es transferido a un almacenamiento interim para reutilizarse en forma adicional. Breve Descripción de los Dibujos Se puede obtener una completa comprensión de la presente invención, a través de la referencia a los dibujos que la acompañan cuando sean tomados en conjunto con la descripción detallada de la misma, en los cuales: La figura 1 , es una vista esquemática del aparato de la presente invención; y La figura 2, es una vista esquemática de sección transversal de la unidad de disolución . Descripción Detallada del I nvento Tal como se muestra en la figura 1 , la presente invención proporciona un aparato para el proceso de recuperación de materiales tipo poliestireno que incluye una sección de reducción 1 0, un tanque de disolución 12, un precalentador de la sección de recuperación 14, un extrusor 1 6 y un cortador 18. Además, el aparato de la presente invención incluye un tanque de almacenamiento de solvente 20, un condensador 26, una fuente de calor 22 y una fuente de enfriamiento 24. La unidad de reducción 10 está acoplada en forma operativa eon la unidad de disolución 12, ya que el material tipo poliestireno se introduce a través de una cámara sellada en la unidad de disolución 12, utilizando un aparato de transporte 13. Opcionalmente, se puede agregar un tanque de oscilación (no mostrado) entre el tanque de disolución 12 y el precalentador 14, con el objeto de agregar otros materiales a la solución . Dicha adición puede ser preferentemente al tanque de disolución 12, en donde los materiales agregados pueden ser mezclados de manera más eficiente con la solución de poliestireno de deshecho en el solvente de deshecho reutilizable. Los ejemplos sin limitación de tales materiales agregados, son modificadores de impacto, retardadores de flama, colorantes y cartuchos de impresión , particularmente cartuchos de impresión que tienen un bajo contenido de poliestireno. Se introduce un solvente en el tanque de disolución 12 a través del acoplamiento 15 desde el tanque de almacenamiento 20 (o desde una fuente alternativa de solvente fresco o reciclado en forma externa) . Se agrega el solvente para obtener una solución del 15% al 60% por peso, preferentemente del 30% al 50% por peso de sólidos. El porcentaje de sólidos finales será determinado a través del tipo o tipos de materiales de poliestireno de deshecho en particular que estén siendo procesados. Tal como se muestra en la figura 2, el tanque de disolución 12 incluye bobinas de calentamiento 52 acopladas a través de un suministro y línea de retorno 23 y 25, respectivamente, a la fuente de calor 22, la cual es preferentemente un generador de vapor. Se controla la presión de vapor mediante la válvula de liberación 17 (figura 1 ), para mantener una temperatura de solución de entre 20°C y 75°C, preferentemente entre 45°C y 60°C. También se proporcionan medios para monitorear la temperatura y presión del tanque de disolución 1 2. También se puede proporcionar un medio para agitar la solución y medir la viscosidad. Las pruebas han mostrado que una temperatura de disolución de la solución dentro de este rango, promueve la solvencia de los materiales tipo poliestireno en el solvente de poliestireno reutilizable (preferentemente bromuro n-propilo). Refiriéndose todavía a la figura 2, durante el paso de disolución , se circula u na parte de la solución por medio de la bomba 1 9 a través de boquillas de rocío 21 , para cubrir en forma continua los materiales tipo poliestireno que entran al tanque de disolución 12. Tal como se muestra en la figura 2, la solución es extraída preferentemente del tanque de disolución 12, a través de un filtro grueso en forma de cono 27 para eliminar la contaminación en curso tal como papel , cinta y otros materiales que no se pueden disolver, y, para eliminar cualq uier contaminación fina, posteriormente se transfiere a la válvu la direccional 54 la cual está conectada para enrutar la solución a través del acoplamiento 1 1 , utilizando la bomba 1 9 a través de un filtro fino 28. El filtro fino 28 remueve la materia de particulado pequeña no disuelta y parcialmente disuelta. El filtro grueso 27 se limpia en forma manual después de que se procesa cada lote. Se eliminan los elementos del filtro fino 28 y también se limpian en forma man ual después de que se procesa cada lote. Para facilitar la limpieza, se puede proporcionar un acoplamiento de drenaje 53 al fondo del filtro fino 28. (Cualquiera o ambos de los filtros pueden ser del tipo de limpieza automática para promover la eficiencia o el uso de un proceso continuo en lugar de un proceso por lotes). La válvula direccional 54 enruta la solución a través de ya sea las boquillas 21 , o, tal como se muestra en la figura 1 , el precalentador 14 a través el acoplamiento 1 1 . Se proporcionan bobinas de enfriamiento 51 (figura 2) conectadas al enfriador 24, a través de líneas de suministro y retorno 29 y 30, respectivamente, en la parte superior del tanque de disolución 12. Estas bobinas de enfriamiento enfriadas 51 , condensan cualesquiera vapores del solvente que se puedan haber formado durante el proceso de disolución y regresan el fluido a la solución. Cuando se completa l a disolución de los materiales tipo poliestireno, se coloca la válvula direccional 54 para enrutar la solución desde la bomba 19 al precalentador 14 a través del acoplamiento 1 1 . El precalentador 14 está abastecido con medios para monitorear y controlar la temperatura y presión, y está conectado al generador de calor 22 a través de líneas de suministro y retorno 31 y 32, respectivamente. Se controla la temperatura en el precalentador 14, a través de la válvula de liberación de presión de vapor 33. El precalentador 14 se utiliza para sobrecalentar la solución a una temperatura de entre 125°C y 150°C, preferentemente entre 1 30°C y 145°C. El sobrecalentamiento de la solución eleva la presión de vapor a > de 60 psig . Las temperaturas de alimentación de 80°C a 100°C o a 125°C, también pueden proporcionar resultados deseables. La solución sobrecalentada continua del precalentador 14 a través del acoplamiento 34 al extrusor 16. Está colocada una válvula de expansión 35 en el acoplamiento 34, cerca de la entrada de alimentación del extrusor 16, originando la vaporización y liberación inmediata del solvente de la solución, ya que se mantiene la presión atmosférica en el extrusor de la válvula de liberación 35. Los vapores del solvente resultantes, se conducen a través del acoplamiento 36 al condensador 26. El condensador 26 es enfriado a través de las líneas de suministro y retorno 37 y 38, respectivamente, del enfriador 24. El condensador 26 puede comprender una o más unidades condensadoras. La temperatura del enfriador 24, se mantiene preferentemente entre -10°C y 0°C para asegurar la condensación y recuperación del solvente. Se proporcionan medios para monitorear y controlar la temperatura y presión en el enfriador 24. El solvente condensado es transferido desde el condensador 26 a través de la línea de acoplamiento 34 al tanque de almacenamiento de solvente 20, para reutilizarse en el proceso. La solución semisólida procedente del precalentador 14, ahora con mayor contenido de sólidos , es transportada y desvolatilizada en forma adicional mediante el tornillo interno del extrusor 16. Se puede agregar calor externo para facilitar la extrusión y desvolatilización , dependiendo del material tipo poliestireno que esté siendo procesado en particular. La energía interna y externa del extrusor 16 originará la liberación de vapores de solvente adicionales procedente de la superficie de la fundición a través de la puerta de vapor del acoplamiento 40 al condensador 26. Nuevamente se condensan los vapores del solvente en el condensador 26 y se transfieren al tanque de almacenamiento de solvente 20 (a través del acoplamiento 41). Se facilita la eliminación de lo último del solvente, a través de la aplicación de vacío, mediante la bomba de rocío 42, aplicado preferentemente a las dos últimas puertas de vapor del extrusor 16 a través de los acoplamientos 43 y 44, respectivamente. Se incrementa el vacío en la puerta final. La reducción de la presión de vapor del acoplamiento 43, Se logra de manera conveniente mediante la adición de la válvula de reducción 45 en el medio de acoplamiento 43. Esto permite la reducción progresiva del solvente a través del extrusor 16, reduciendo la presión de vapor necesaria para vaporizar el solvente. Los vapores del solvente, con una presión menor a la presión atmosférica, salen de la bomba de vacío 42 a presión atmosférica a través del acoplamiento 46 y entran al condensador enfriado 26. Nuevamente se condensan los vapores y se transfieren los solventes líquidos al tanque de almacenamiento de solvente 20 a través del acoplamiento 47. Se proporcionan medios para monitorear y controlar la temperatura y presión del extrusor 16, y su sistema de vacío asociado. El material tipo poliestireno semisólido sale del extrusor 16, preferentemente a través de un acoplamiento de troquel de torones 48, y se deja solidificar antes de que entre al cortador 18. Se pueden proporcionar medios de enfriamiento para facilitar esta solidificación. El cortador 18 reduce a gránuios los materiales tipo poliestireno, los cuales son transportados mediante el acoplamiento 49 a la sección de empaque 50. Ejempl os Los siguientes ejemplos ¡lustran de manera adicional la práctica a la presente invención y no pretenden limitar la misma. En los siguientes ejemplos, se describen ajustes y medidas de temperatura descritos con relación a la siguiente parte del extrusor: Zona 1 - respiradero cercano, preferentemente detrás, zona de alimentación Zona 2 - zona de alimentación del precalentador Zona 3 - entre zona de alimentación y primeros respiraderos Zona 4 - en el primer respiradero(s), no se aplica vacío Zona 5 - entre el primer respirador(s) sin vacío y respirador(s) con vacío Zona 6 - del respirador(s) con vacío para descargar cabeza Ejemplo 1 En este ejemplo se recuperaron (21 .25 Ibs) 9.639 kgs de espuma de poliestireno de desecho. El sistema se limpió antes de la corrida. El poliestireno fue disuelto en un solvente de bromuro n-propilo Ensolv® para proporcionar un 33+% de solución sobre una base de peso. Se aplicaron las sig uientes condiciones a la corrida Temperaturas Ajuste Medida (Interna) Zona 1 350°F (177°C) Zona 2 325°F (163°C) Zona 3 275°F (135°C) 250-275°F (121 -135°C)
Zona 4 275°F (1 35°C) 300°F (149°C) Zona 5 285°F (141 °C) Zona 6 300°F (149°C) 300°F (149°C) Calibre de presión (Zona 2 arriba de la válvula de alimentación)
- 30 ps¡ Presión de Aire para bombeo (solución de bombeo en y a través del precalentador) - 90 psi Válvula de desviación (precalentador de unidad de disolución)
- ligeramente abierta Válvula de alimentación (por ejemplo, válvula de expansión 35)
- completamente abierta Extrusión 250 - RPM Amps (motor de hélice, hélicdes dobles) - 3.0 Temperatura de alimentación (entre precalentador y válvula de expansión)- 250 a 275°F (121 a 135°C) Temperatura de unidad de disolución - 1 00°F (38°C) Rango de recuperación - (10 a12 Ibs) 4.536 a 5.4432 kgs de poliestireno/hora (tiempo de corrida aproximado - 2 horas) Vapor en intercambiador (para precalentador) @85-90 psi Solvente recolectado (0.5 Ibs) 0.2268 kgs (respiraderos zona 6) + (21 .5 Ibs) 9.7524 kgs (respiraderos zona 4) + (7.5 Ibs) 3.402 kgs (respiraderos zona 1 ) = (29.5 Ibs) 1 3.3812 kgs Corrida poliestireno (21 .25 Ibs) 9.639 kgs Sí la solución tiene una proporción de 2: 1 , 69% de solvente es recuperado (se pierde una parte en la forma de derramamiento y evaporación debido al asentamiento durante la noche en la unidad de disolución no bien calentada) Gránulos colocados en la placa caliente con pistola de aire caliente para eliminar volátiles. Aproximadamente 1 % de cambio en el peso. Los gránulos recuperados tienen un ligero color rojizo. La siguiente tabla muestra los resultados de la prueba en marcas claves moldeadas por inyección elaboradas a partir de poliestireno recuperado. Tabla 1 Propiedad Física Control PS (5 Nova) PS reciclado con Solvente
M ódulo de Flexión ( pa) 517,000 489,000 Resistencia a la Tensión(psi) 6840 4925
Ejemplo 2 En este ejemplo, se recuperaron (4 Ibs) 1 .8144 kgs de un cartucho de impresión utilizado (aproximadamente 25% por peso de poliestireno) y (1 1 Ibs) 4.9896 kgs de espuma de poliestireno. El poliestireno recuperado es negro debido al negro del carbono del cartucho de impresión . La corrida comenzó disolviendo las (1 1 Ibs) 4.9896 kgs de espuma en (25 Ibs) 1 1 .34 kgs de solvente Ensolv®. Después de la transferencia de esta solución al tanque de procesamiento, las (4 Ibs) 1.8144 kgs de cartucho de impresión, disueltas en (5 Ibs) 2.268 kgs de solvente fueron agregadas a la solución de espuma de poliestireno. La solución resultante fue circulada a través del mezclador Kenix™ durante 30 minutos. Se aplicaron las siguientes condiciones a la corrida Temperaturas Ajuste Medida (Interna) Zona 1 350°F (177°C) Zona 2 325°F (163°C) Zona 3 310°F (154°C) 275°F (141°C) Zona 4 280°F (138°C) 300°F (149°C) Zona 5 300°F (149°C) Zona 6 300°F (149°C) 300°F (149°C) Calibre de presión (Zona 2) - 30 psi Presión de Aire para bombeo- 100 psi Válvula de desviación (precalentador de tanque de presión) -ligeramente abierta Válvula de alimentación - completamente abierta Extrusión 200 - RP Amp (motor de hélice) - 2.5 Temperatura de alimentación -180°F (82°C) Temperatura de unidad de disolución - 100°F (38°C) Rango de recuperación - (3.5 Ibs) 1.5876 kgs de poliestireno/hora (aproximadamente - 4.5 horas) Después se incrementaron las RPM a 350 - (6 Ibs) 2.7216 kgs
/hr Vapor en intercambiador (para precalentador) @40 psi Se observó el surgimiento de una generación de espuma del material de poliestireno en la tubería de respiradero en la puerta de respiradero #1 , debido a que el solvente se evaporizó demasiado rápido, y la salida del material del extrusor pareció tener burbujas de aire. RPM disminuidas a 300, y presión de bomba elevada a 40 psi Recuperado Poliestireno Solvente 3.1752 kgs. 56.7 mi 226.8 mi Tanque de presión
2.7216 kgs. 226.8 mi 2.268 kgs 1 1 3.4 mi Respiradero trasero 1 .8144 kgs. 283.5 mi 7.71 12 kgs Respiradero #1 0.4536 kas 226.8 ml-bueno 1 .3608 kas. Respiradero #2 8.9586* kgs -Total 786.7125 kgs. Total (*material adicional en sistema antes de la corrida anterior) Solución restante en unidad de disolución 0.9072 kgs. 226.8 mi 1 .3608 kgs. 2.4948 - Total 0.4536 kgs. 283.5 mi poliestireno/1 .3608 kgs
226.8 mi solvente Prueba de contenidos volátiles de resina de poliestireno recuperada charola 16.0 gms charola + resina 1 1 6.0 gms después del calentamiento 1 15.0 gms R E I V I N D I C A C I O N E S 1 . - Un proceso para recuperar materiales de desecho de plástico tipo poliestireno, en donde el proceso comprende los pasos de: (1 ) disolver en una unidad de disolución el material de poliestireno en un solvente para poliestireno reutilizable; (2) transferir la solución del material tipo poliestireno a una unidad de precalentamiento, (3) sobrecalentar en la unidad de hipercalentamiento la solución del material tipo poliestireno a una temperatura menor a
1 90°C, (4) transferir a un extrusor la solución de material tipo poliestireno sobrecalentada, (5) desvolatilizar la solución del material tipo poliestireno en diferentes puntos conforme se mueve a través del extrusor, manteniendo su temperatura a menos de 190°C, y (6) recuperar en forma sólida el material tipo poliestireno recuperado extrudado. 2. - Un proceso de conformidad con la reivindicación 1 , en donde el primer paso comprende reducir el tamaño del material tipo poliestireno a granel en una unidad de reducción y transferir el material tipo poliestireno con tamaño reducido a la unidad de disolución . 3. - U n proceso de conformidad con la reivindicación 1 , el cual se lleva a cabo en un sistema cerrado.
4.- Un proceso de conformidad con la reivindicación 1 , en donde el solvente de poliestireno es seguro para el ambiente y tiene un bajo punto de ebullición , de aproximadamente 35°C a 90°C, y un alto rango de evaporación , de aproximadamente 3 a 7. 5.- Un proceso de conformidad con la reivindicación 1 , en donde el solvente de poliestireno comprende bromuro n-propilo y mezclas ambientalmente seguras del mismo que tienen un bajo punto de ebullición, aproximadamente 35°C a 90°C, y un alto rango de evaporización , aproximadamente 3 a 7. 6.- Un proceso de conformidad con la reivindicación 1 , en donde el solvente de poliestireno comprende bromuro n-propilo. 7. - Un proceso de conformidad con la reivindicación 6, en donde el solvente de poliestireno comprende además alcohol isopropílico en una cantidad de hasta el 10% por peso del solvente total. 8. - Un proceso de conformidad con la reivindicación 2, en donde el solvente de poliestireno que se ha evaporado o que ha sido eliminado de otra forma durante el proceso, es condensado y transferido a una unidad de almacenamiento o directamente a la unidad de disolución para reutilizarse en el proceso. 9. - Un proceso de conformidad con la reivindicación 1 , en donde el tiempo de proceso de los materiales que pasan a través del extrusor, es menor a 1 hora. 1 0. - Un proceso de conformidad con la reivindicación 9, en donde el tiempo de proceso de los materiales que pasan a través del extrusor, es menor a media hora. 1 1 .- Un proceso de conformidad con la reivindicación 1 , en donde la temperatura de la solución en la unidad de disolución es de 20°C a 75°C. 12.- Un proceso de conformidad con la reivindicación 1 1 , en donde la temperatura de la solución en la unidad de disolución es de 45°C a 60°C. 1 3. - Un proceso de conformidad con la reivindicación 1 , en donde la temperatura de los materiales que pasan a través de la unidad de precalentamiento, es de 1 80°C o menor. 14. - Un proceso de conformidad con la reivindicación 1 , en donde la temperatura de los materiales que pasan a través de la unidad del extrusor es de 125°C a 1 50°C. 1 5. - Un proceso de conformidad con la reivindicación 1 , que comprende además pasar la solución a través de uno o más filtros en el momento o después de salir de la unidad de disolución y antes de entrar en la unidad de precalentamiento. 16. - Un proceso de conformidad con la reivindicación 1 , en donde los materiales de desecho tipo poliestireno comprenden espuma de poliestireno. 17. - Un proceso de conformidad con la reivindicación 1 , en donde los materiales de desecho tipo poliestireno comprenden un cartucho de impresión . 1 8. - Un proceso de conformidad con la reivindicación 1 , en donde el material de entrada tipo poliestireno es material de poliestireno de desecho de uno o más de la fabricación de polietileno, la fabricación de poliestireno modificado, la fabricación de productos elaborados de material tipo poliestireno, y material de desecho tipo poliestireno procedente de productos elaborados de un material tipo poliestireno.
R E S U M E La presente descripción se refiere a un proceso y aparato para recuperar materiales de desecho tipo poliestireno para reutilizarse dentro de los rangos de especificación de la entrada de materiales tipo poliestireno. El proceso y aparato descritos, incluyen la disolución de los materiales de desecho tipo poliestireno en una sección de disolución utilizando un solvente reutilizable que tiene un bajo punto de ebullición y un alto rango de evaporación, la eliminación de contaminantes sólidos en una o más secciones de filtro, la desvolatilización del poliestireno disuelto y la recuperación del material tipo poliestireno en una forma sólida en una sección de recuperación. Preferentemente, el proceso y aparato proporcionan un sistema cerrado e incluyen el reciciado y reutiiización del solvente evaporizado en el proceso. La temperatura máxima en la sección de recuperación es de 1 90°C. El solvente reutilizable es preferentemente ambientalmente seguro y tiene un bajo punto de ebullición y un alto rango de evaporización. El solvente reutilizable preferido es bromuro n-propilo, o mezclas ambientalmente seguras del mismo, incluyendo mezclas con alcohol isopropílico.