PT2101974E - Processo para o pré-tratamento, tratamento ou reciclagem de material termoplástico - Google Patents

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DESCRIÇÃO EPÍGRAFE: "PROCESSO PARA 0 PRÉ-TRATAMENTO, TRATAMENTO OU RECICLAGEM DE MATERIAL TERMOPLÁSTICO" O invento refere-se a um processo para o pré-tratamento, tratamento ou reciclagem de material termoplástico, de acordo com o termo genérico da reivindicação N°.l. 0 tratamento de residuos de material sintético tornou-se actualmente um problema cada vez mais importante. Uma reciclagem eficaz implica, todavia, múltiplos problemas, que têm de ser tidos em consideração. Assim, os materiais sintéticos a tratar apresentam-se, por exemplo, habitualmente como residuos na mais diversa forma, configuração, espessura etc. Para além disso cada um dos materiais sintéticos tem, entre si, caracteristicas quimicas e fisicas diferentes. A maioria dos materiais sintéticos a reciclar estão também contaminados com substâncias tóxicas ou outros contaminantes, e carecem de uma limpeza para voltarem a poder circular.

Existe uma multiplicidade de diferentes processos para recuperar e para reciclar materiais sintéticos. Contudo, neste processo são sempre tidos em consideração apenas aspectos isolados, de forma a que os processos conhecidos, a partir do nível técnico actual, são, de facto, adequados para aplicações especiais, mas falham noutros domínios e perante outras exigências e problemas. 1

Aspectos isolados dos processos, bem como dispositivos adequados para a execução de tais processos estão descritos por exemplo na WO 01/21372, na AT 411 235 B, na WO 00/74912 A, na WO 02/100624 A ou na WO 89/07042 A, todas elas originárias da requerente.

Assim, é importante, por exemplo na reciclagem de materiais sintéticos, especialmente higroscópicos, que o material a reciclar esteja tanto quanto possivel seco, a fim de evitar uma decomposição hidrolitica das cadeias moleculares na plastificação ou na abertura por fusão. Isto tem que ser tido em consideração, entre outros, na execução do processo. Têm de ser tidos em consideração também problemas técnico-processuais, tais como por exemplo a colagem de alguns materiais sintéticos a elevadas temperaturas. 0 reaproveitamento crescente de materiais sintéticos reciclados levou também à aplicação de mercadoria reciclada no dominio das embalagens para alimentos. Todavia, onde exista um contacto directo do material sintético reciclado com o alimento, terá de ser garantido que o alimento não seja exposto a quaisquer contaminações indesejáveis do material da embalagem, que foi fabricado a partir do material sintético reciclado. Para solucionar este problema foram já desenvolvidos inúmeros processos para reciclar materiais sintéticos usados, e por conseguinte contaminados e frequentemente contendo impurezas tóxicas no que se refere aos alimentos, de modo a que o material sintético reciclado obtido possa voltar a ser utilizado sem problemas na área das embalagens para alimentos.

Aqui são, em primeiro lugar, conhecidos processos químicos. Assim, foi sugerido, submeter materiais sintéticos de consumo a uma pirólise, sendo o material sintético tornado solúvel mediante exclusão de oxigénio atmosférico. Um outro processo de reciclagem químico é apropriado através da 2 hidrogenação de materiais sintéticos, ocorrendo uma transformação química com hidrogénio a pressão elevada e a temperatura elevada. Estes processos químicos têm, efectivamente, a vantagem de o material sintético obtido ser, tanto quanto possível, isento de partículas tóxicas, mas à utilização económica opõem-se, contudo, considerações energéticas e as despesas inerentes à instalação.

Em contrapartida, os processos físicos trabalham com temperaturas consideravelmente mais baixas, de forma a que a estrutura, especialmente do comprimento da cadeia molecular, do material sintético reciclado, seja essencialmente mantida. 0 Η 0 H li 1 ii 1 v>. W w L» Kmf t i ch3 ch3

Sistemas de secagem convencionais conhecidos a partir do nível técnico actual são, por exemplo, secador de ar seco, que secam a uma corrente de ar de aproximadamente 1,85 m3/h e kg de granulado. Além disso, PLA não cristalizado, por exemplo, é seco a 45°C, durante aproximadamente 4h, a um ponto de condensação de -40°C e PLA cristalizado a 90°C, durante aproximadamente 2h, a um ponto de condensação de -40°C.

Através das baixas temperaturas de secagem, especialmente no tratamento de material não cristalizado, obtém-se, contudo, um tempo de secagem relativamente longo e é necessário um controlo da temperatura extremamente preciso. Isto é extremamente difícil, se não impossível, para granulados e sobretudo para todas as outras formas tais como, por exemplo, flocos, películas, fibras não tecidas etc.

Por esta razão pode tentar atingir-se uma cristalização do material sintético antes de uma secagem. Uma cristalização 3 deste tipo pode, por exemplo, ser alcançada movimentando ou admitindo mecanicamente as partículas, de forma homogénea, a uma temperatura inferior à temperatura de secagem, em todo o caso a uma temperatura inferior à temperatura de fusão ou temperatura de plastificação. 0 movimento é vantajoso para evitar uma colagem de cada uma das partículas.

Como os materiais previstos para a reciclagem estão, contudo, na maioria das vezes, impuros e são submetidos a uma lavagem e, se necessário, a uma fragmentação prévia com contaminação simultânea, ocorre previamente uma fragmentação definida ou uma moagem, uma lavagem e uma secagem. Uma pré-secagem deste tipo não deveria, pelo menos, ultrapassar o teor de água a um valor inferior a 1,5 de percentagem em peso do material sintético a utilizar ou a reciclar.

Caso se antecipe um passo de cristalização preferente com um cristalizador habitual, isso é igualmente extremamente difícil e as colagens ocorrem com frequência. A agravar a execução de um processo para o tratamento de materiais sintéticos, acresce o facto de para as mais diferentes aplicações serem utilizados materiais sintéticos muito diferentes, que, no que se refere às suas características químicas e físicas, se distinguem consideravelmente entre si. Assim, o PET tem, por exemplo, características completamente diferentes do PE, ou o PS tem características diferentes do PP. Não é assim possível transferir os conhecimentos obtidos no tratamento de um material polímero para um outro material, ou aplicá-los directamente. Cada polímero exige, assim, uma atenção e avaliação especial própria e condições processuais especiais ajustadas ao respectivo material. A execução do processo exacta é, para além disso, influenciada pela forma e especialmente pela espessura do material a tratar. 4

Como, para além disso, também os parâmetros da cristalização, da secagem, da purificação, e, por exemplo, do aumento da viscosidade representam uma interacção complexa, que é dificil de prever, e que não admite quaisquer regras universalmente válidas, é necessário, em cada caso isolado, um ajuste especial dos parâmetros de procedimento para todos os polímeros e para todas as formas e tipos dos resíduos a reciclar. 0 objectivo do presente invento é, pois, criar um processo com o qual material sintético de poliolefina, sob a forma de polietileno de alta densidade (HD-PE), polietileno de baixa densidade (LDPE), polipropileno (PP) ou misturas destes materiais sintéticos possam ser preparados de forma cuidadosa, eficaz e económica.

Através deste processo deve ser ainda possível tratar, de forma cuidadosa, tais materiais sintéticos de poliolefina ou materiais sintéticos deste tipo com elevado teor de humidade.

Para além disso, é um objectivo do presente invento criar um processo com o qual estes materiais sintéticos a reciclar independentemente do seu tipo, forma e composição, possam ser secos e eventualmente cristalizados num só passo. É ainda um objectivo do presente invento prever um processo com o qual estes materiais sintéticos possam ser submetidos a uma reciclagem rápida e economizando tanta energia quanto possível, apresentando os materiais sintéticos reciclados, recuperados ou o granulado ou os objectos obtidos com a massa fundida daí resultantes, valores tão elevados quanto possível para a viscosidade e apresentando sobretudo uma viscosidade comparáveis com os valores de viscosidade do material a reciclar. 0 valor de viscosidade do regranulado deve ser aumentado. É ainda um objectivo do presente invento prever um processo com o qual materiais sintéticos deste tipo, sujos ou 5 contaminados ou com muitas impressões, possam ser tratados, sem influenciar negativamente as caracteristicas mecânicas do material sintético e/ou as suas caracteristicas de fusão. Os materiais sintéticos reciclados recuperados, ou a massa fundida de material sintético obtida, ou o granulado fabricado a partir da massa fundida, devem ser amigos dos alimentos, i.e. corresponder especialmente aos regulamentos técnicos para alimentos e atingir a aptidão para a utilização em alimentos, ou estar certificados de acordo com o documento europeu ILSI ou FDA. As substâncias nocivas, os produtos de migração ou contaminações contidas no material entregue para reciclagem devem ser assim precipitados tanto quanto possível em grande parte através do processo.

Estes objectivos são cumpridos através das caracteristicas típicas da reivindicação 1. Está aqui previsto que material sintético de polietileno de alta densidade (HDPE) seja aquecido a uma temperatura de 50° a 130°C, preferencialmente 90° a 122°C, material sintético em polietileno de baixa densidade (LDPE) a uma temperatura de 50° a 110°C, preferencialmente 75° a 105°C, e material sintético em polipropileno (PP) a uma temperatura de 50° a 155°C, preferencialmente 100° a 150°C, e que o material sintético seja misturado a uma velocidade periférica da ponta misturadora mais extrema da ferramenta misturadora, ou ferramenta de fragmentação de 1 a 35 m/s, preferencialmente 3 a 20 m/s, e permaneça no reactor por um tempo de permanência médio de 10 min a 100 min, especialmente de 20 min a 70 min, sendo tratado sob vácuo ^ 150 mbar, sobretudo E 20 mbar, especialmente entre 0,1 a 2 mbar.

A cristalização, a secagem, a purificação ou descontaminação, eventualmente também o aumento da viscosidade, ocorrem preferencialmente ao mesmo tempo, especialmente num único passo do processo conjunto. O 6 tratamento realiza-se, assim, rapidamente e, contudo, cuidadosamente.

Assim, por exemplo, tanto o material polímero cristalizado, como o não cristalizado, em qualquer forma pré-fragmentada ou sob a forma de irrigação, em proporções de mistura arbitrárias pode, por exemplo, ser assim seco e, se necessário, cristalizado num passo simultâneo e, se desejado, conduzido directamente para o interior do extrusor, no qual o material é aberto por fusão.

Para o processo de acordo com o presente invento, é vantajosa a movimentação suave, mas constante, do material polímero descrita na reivindicação 1. Evita-se assim a formação de grumos ou colagem do material no domínio crítico de temperatura, até que uma cristalização suficiente da superfície das partículas evite ela própria a colagem de cada uma das partículas. Para além disso, através da movimentação, é possível uma temperatura processual mais elevada. No recipiente de tratamento consegue-se, através da movimentação suave e constante, para além de uma travagem das colagens, simultaneamente, que a temperatura no recipiente fique ou se mantenha suficientemente elevada, e que cada uma das partículas seja aquecida com cuidado à respectiva temperatura, ou a mantenha. Simultaneamente, através do movimento é apoiada uma separação das moléculas migratórias da superfície das partículas. Para este fim utilizam-se preferencialmente ferramentas em diferentes níveis em processos contínuos ou ferramentas misturadoras em processos não contínuos (batch process).

Uma secagem melhorada do material é alcançada, por exemplo, através de apoio com vácuo. Um processo conduzido deste modo necessita, através da aplicação de vácuo, também de uma aplicação de energia consideravelmente mais baixa que os sistemas comparáveis. 7 0 vácuo contíguo apoia o processo de difusão das contaminações do material e encarrega-se também do afastamento das mesmas. 0 vácuo protege ainda as partículas de polímero ou lascas quentes de influências ou danos oxidantes, sendo possível alcançar também uma viscosidade mais elevada comparativamente a outros sistemas de instalações. A descontaminação seria basicamente possível também com qualquer gás inerte. Isso estaria, contudo, ligado a custos consideravelmente mais elevados. A secagem é apoiada por um vantajoso determinado tempo mínimo de permanência do material à temperatura ajustada e eventualmente ao vácuo seleccionado.

Uma habitual pré-secagem e cristalização externa do material tratado, aparatosa e com custos elevados, bem como a utilização de aditivos químicos e/ou uma condensação não são necessárias.

Como material de partida a tratar existem principalmente embalagens provenientes da indústria alimentar, como por exemplo garrafas de leite, copos de iogurte etc.. Estas embalagens são, num primeiro passo e em instalações de recolha, instalações classificadoras, instalações de fragmentação e instalações de lavagem anteriores, libertadas das impurezas grosseiras habituais. Permanecem, contudo, ínfimas impurezas, que se encontram difundidas na camada exterior da embalagem.

Para este efeito as lascas lavadas e secas são submetidas ao processo de purificação, de acordo com o presente invento, sob temperatura elevada e eventualmente sob vácuo, tendo o tempo de permanência no reactor, nas condições de procedimento ajustadas, também um papel importante para a descontaminação. Os parâmetros do processo regem-se pela inércia e pelas características químicas e físicas do respectivo polímero. Não é determinante como a temperatura é introduzida no material. Isto pode ocorrer num processo anterior ou no recipiente de tratamento. Preferencialmente, isto acontece, todavia, através das ferramentas misturadoras em rotação.

Como os produtos de migração se encontram na camada externa das particulas de polimero, os percursos de difusão são drasticamente diminuídos em comparação com um processo de extrusão, com posterior desgasificação da massa fundida. 0 processo, de acordo com o presente invento, pode decorrer, basicamente, num processo não continuo (batch process) ou continuadamente. Preferencialmente deve ser apenas assegurado que os parâmetros técnico-processuais, tais como temperatura, tempo de permanência, vácuo, sejam mantidos durante todo o tempo. Um processo continuo demonstrou ser especialmente vantajoso para garantir um decurso de produção uniforme.

Pode ainda ser vantajoso, se o material for levado, num processo anterior, a uma temperatura próxima da respectiva temperatura do processo. Isto aplica-se especialmente a polimeros com reduzida inércia e/ou longo tempo de difusão.

Através da remoção de contaminações, são também reduzidos os odores incómodos. 0 tempo de permanência garante a ocorrência de uma purificação minima do material e rege-se de acordo com diferentes critérios, nomeadamente da velocidade de difusão dos produtos de migração no respectivo polimero, e da temperatura de amolecimento e temperatura de fusão do polimero. 0 tempo de permanência pode ser muito longo em determinados polimeros. Para que às temperaturas que predominam no reactor o material não se funda, pode ser vantajoso conduzir as particulas imediatamente para um 9 processo de extrusão com desgasificação da massa fundida. Isto é válido sobretudo para LDPE, HDPE e/ou PP. É vantajoso se o extrusor estiver directamente acoplado ao recipiente, conseguindo o vácuo chegar preferencialmente até à zona de abertura por fusão, e, simultaneamente, sendo levada para o extrusor tanta energia acumulada nas lascas quanto possível, ou procedendo o extrusor seguinte à abertura por fusão sob vácuo.

Para evitar que através dos passos de transporte entre o recipiente de tratamento e o extrusor venham a verificar-se perdas de energia, podem ser tomadas medidas, tais como, por exemplo, dispositivos de transporte, isolamentos, vácuo adicional na zona de abertura por fusão etc..

Na zona de abertura por fusão do extrusor e na desgasificação da massa fundia seguinte são eliminados os últimos componentes voláteis, a elevada temperatura, sob vácuo.

Em seguida, a massa fundida pode ser submetida, consoante a necessidade, a uma filtragem, a uma granulação ou a um passo de produção seguinte para a produção de um produto final ou produto semi-acabado. 0 processo, de acordo com o presente invento, para pré-tratamento, tratamento ou reciclagem destes materiais sintéticos de poliolefina, em todos os seus arranjos vantajosos, é executado habitualmente num receptáculo ou reactor. 0 material sintético a tratar é apresentado neste receptor ou reactor e tratado sob mistura ou movimentação e/ou fragmentação contínuas, a uma temperatura elevada.

Para a mistura e aquecimento do material sintético está disposta no reactor, pelo menos, uma ferramenta de fragmentação ou ferramenta misturadora, eventualmente disposta em vários níveis sobrepostos, que gira em torno de um eixo vertical, com extremidades de trabalho que exercem um efeito 10 misturador ou de fragmentação sobre o material. Através destas ferramentas de fragmentação ou ferramentas misturadoras é admitido o material polímero com energia mecânica, ocorrendo um aquecimento e uma simultânea mistura do material polímero. 0 aquecimento ocorre aqui através de transformação da energia mecânica admitida.

Tais reactores são também utilizados na prática e são conhecidos, por exemplo, como "EREMA Sistema de Reciclagem de Material Sintético PC" ou como "instalações VACUREMA de um ou de dois passos". 0 tratamento ocorre a uma temperatura inferior à temperatura de fusão e preferencialmente superior à temperatura de transição vítrea do material sintético, sendo o material polímero misturado e movimentado uniformemente e continuamente. Deste modo o material sintético é cristalizado, seco e purificado num passo. 0 material sintético apresenta-se normalmente na forma de um granulado pelo menos parcialmente cristalizado ou não cristalizado ou amorfo, como mercadoria nova ou regenerada. Mas pode apresentar-se também sob a forma amorfa de resíduos de películas fragmentados, sobretudo de aplicações embutidas com uma espessura de sobretudo entre lOOym até 2 mm, sob a forma de finos resíduos de película de instalações de estiragem com uma espessura de especialmente entre 5ym - lOOym e/ou sob a forma de resíduos de fibra e resíduos de fibras não tecidas. Para além disso, o material sintético pode apresentar-se sob a forma de resíduos de garrafas ou resíduos de material de injecção.

Os parâmetros exactos do processo, especialmente a temperatura, regem-se pela forma e pela espessura do material e naturalmente pelo próprio tipo de polímero. 0 processo é executado para material polímero em pedaços, sobretudo sob a forma de granulados, lascas ou similares, 11 preferencialmente num reactor VACUREMA de um passo. Um reactor deste tipo apresenta as caracteristicas acima referidas e pode ser carregado com vácuo.

Para material polímero sob a forma de finas películas, fibras ou fibras não tecidas, o processo é preferencialmente executado num reactor EREMA PC de um passo. Aqui é muitas vezes também suficiente, se o processo por executado sob pressão ambiente, por conseguinte sem vácuo. 0 reactor apresenta igualmente as caracteristicas acima referidas. 0 processo pode ser também executado em dois passos. Assim, uma mistura de lascas ou granulados cristalizados e não cristalizados, por exemplo, como material a purificar, pode ser colocado previamente no secador de cristalização de um reactor VACUREMA de dois passos. No secador de cristalização, ligado antes, estão dispostas, em torno de um eixo vertical, ferramentas de fragmentação ou ferramentas misturadoras rotativas, equipadas com extremidades de trabalho que exercem um efeito de fragmentação ou misturador sob o material. Através destas ferramentas de fragmentação ou ferramentas misturadoras o material é carregado com energia mecânica, ocorrendo um pré-aquecimento do material e uma simultânea mistura e movimentação do material. Em seguida, o material pré-aquecido, pré-seco e pré-cristalizado é sujeito ao tratamento principal.

Para poder executar o processo de acordo com o presente invento de forma vantajosa, pode, por exemplo, ser aplicado um dispositivo, que apresente um recipiente para o material sintético a trabalhar, no qual é introduzido este material através de uma abertura de carga e do qual o material sai através de pelo menos uma hélice ligada à parede lateral do recipiente, estando disposta, na zona da base do recipiente, pelo menos, uma ferramenta que gira em torno de um eixo vertical e que possui extremidades de trabalho que exercem um 12 efeito de fragmentação e/ou misturador sobre o material, e encontrando-se a abertura de carga da hélice pelo menos próximo à altura da ferramenta e, preferencialmente, com pelo menos uma canalização, ligada ao recipiente, para a criação de um vácuo e/ou para a absorção de gás no interior do recipiente. Tal dispositivo é realizado por exemplo tal como o reactor VACUREMA ou o reactor EREMA PC.

Uma execução do processo deste tipo é, em geral, satisfatória, também no tratamento de tais tipos de material sintético, que são sensíveis ao oxigénio atmosférico e/ou à humidade, na medida em que através da evacuação do recipiente ou através da introdução de um gás de protecção no interior do recipiente é possível proteger o material sintético contra estas influências nocivas.

Ficou, todavia, demonstrado que, nalguns casos, o grau de homogeneização do material sintético transportado para fora através da hélice não é suficiente, especialmente no que se refere ao grau de secagem obtido de tais materiais sintéticos, que para evitar a degradação têm de estar completamente secos já antes da plastificação.

Películas de maior espessura requerem uma secagem, cujo grau cresce consoante a espessura, sendo necessários, para material deste tipo, processos de secagem separados, por exemplo com ar desidrogenado, em secadores especiais. Estes secadores trabalham, para além disso, numa área de temperatura para a qual só é permitido material cristalizado, sendo que o material amorfo se tornaria pegajoso e se aglutinaria.

Isto significa, que ao processo de secagem tem de anteceder um processo de cristalização. Mas se o material a trabalhar for trabalhado durante muito tempo com a ferramenta, então há o perigo de, em funcionamento contínuo do dispositivo, partículas isoladas de material sintético serem recolhidas já muito cedo pela hélice, e outras partículas de 13 material sintético, contudo, apenas muito tarde. As partículas de material sintético recolhidas cedo podem estar ainda relativamente frias e, por conseguinte, não estarem suficientemente pré-tratadas, podendo criar-se não-homogeneidades no material carregado através da hélice para a ferramenta acoplada, por exemplo uma cabeça de extrusor.

Para evitar isto, e para melhorar consideravelmente a homogeneidade do material transportado para fora, o processo, de acordo com o presente invento, pode ser conduzido para um outro dispositivo, no gual, na abertura de carga do recipiente principal, está ligada a abertura de descarga pelo menos de um outro recipiente, no qual está igualmente prevista, pelo menos, uma ferramenta que gira em torno de um eixo vertical na base do recipiente. São, pois, dispostos em série dois ou mais recipientes, e o material sintético a tratar tem de percorrer estes recipientes por ordem. No primeiro recipiente é já produzido material pré-fragmentado, pré-aquecido, pré-seco e pré-compactado e, por conseguinte, pré-homogeneizado, o qual é apresentado ao recipiente seguinte. Garante-se assim, que nenhum material não tratado, i.e. frio, não compactado, não fragmentado ou não homogéneo, entre directamente na hélice e, através desta, no contiguo extrusor ou similar.

Neste caso estas vantagens são também garantidas, se no segundo ou num recipiente que se siga ocorrer um tratamento a vácuo ou tratamento de gás de protecção do material sintético termoplástico. 0 corte transversal do ladrão é, em regra, reduzido e a compensação de pressão é fortemente estrangulada através do transporte de material. Para além disso, o movimento de mistura que se forma no recipiente anterior tapa a abertura de descarga e actua, por conseguinte, até um certo ponto igualmente de forma vedante.

As proporções são então especialmente vantajosas se a abertura de descarga do outro recipiente, por conseguinte do 14 recipiente anterior, se situar pelo menos aproximadamente à altura da ferramenta no recipiente desta, por conseguinte na zona da base do recipiente. A ferramenta a girar neste recipiente empurra então, através da força centrífuga, para a abertura de descarga, para que o corte transversal do ladrão se encontre sempre muito bem cheio de material.

De acordo com uma formação vantajosa, a abertura de descarga está ligada a uma abertura de carga através de uma canalização, na qual se encontra disposto um dispositivo de fecho. Através disto é possivel obter uma vedação completa entre ambos os recipientes, de forma a que perdas de vácuo ou perdas de gás de protecção sejam totalmente evitadas. No caso mais simples, este dispositivo de fecho pode ser, de acordo com o presente invento, uma válvula corrediça, a qual é fechada assim que ocorre o tratamento a vácuo ou a absorção de gás no recipiente ligado em seguida. Deixa de ser, assim, possivel um funcionamento completamente continuo. Mas, se de acordo com uma forma de execução preferencial do invento, o dispositivo de fecho for uma comporta, principalmente uma comporta de roda de copos, o referido empanque entre ambos os recipientes é mantido, sendo, não obstante, possível um funcionamento contínuo. Os copos da comporta podem ser, da forma já conhecida, igualmente fumigados ou evacuados. 0 vácuo formado no recipiente ligado a seguir apoia a absorção do material a tratar vindo do recipiente anterior. Em tais instalações, podem, em regra, ser os recipientes dispostos à mesma altura. Caso se queira, contudo, melhorar o enchimento do recipiente ligado em seguida através da influência da força da gravidade, pode, de acordo com um aperfeiçoamento do invento, a disposição ser escolhida de forma a que o recipiente ligado imediatamente antes, no sentido do escoamento do material, esteja mais alto que o recipiente seguinte. Por fim, pode, assim, ser carregado 15 também na zona central ou na zona superior da sua parede lateral e eventualmente também desde cima através da tampa. 0 processo, de acordo com o presente invento, pode ser tal como descrito, e de forma preferencial, executado também em dois passos num dispositivo concebido para tal. Nesta execução do processo ocorre um tratamento de dois passos do material produzido ou abastecido, não ocorrendo, na sequência do pré-tratamento no dispositivo de pré-tratamento, qualquer plastificação de um material, porém uma cristalização e/ou uma determinada pré-compactação em secagem simultânea. A pré-compactação é provocada à respectiva temperatura através de carregamento mecânico ou entrada de energia no material. 0 aumento ou o ajuste da temperatura ocorre sobretudo através de carregamento mecânico do material ou através de transformação da energia de rotação de pelo menos um elemento misturador e/ou elemento de fragmentação em energia térmica, com base nas perdas por fricção ocorrentes.

Na sequência do tratamento principal no dispositivo de tratamento principal, o material continua a ser secado, descontaminado e, se necessário, cristalizado a temperatura elevada e mantido sob elevado vácuo durante um determinado tempo de permanência médio. Volta a ocorrer uma carga mecânica ou compactação do material e entrada de energia através de, pelo menos, um elemento misturador ou elemento de fragmentação, que com base na sua rotação, introduz a respectiva energia térmica no material e o continua a aquecer. 0 tratamento principal, que ocorre sob vácuo, reduz a humidade residual a um determinado valor médio pré-definido e tem também, como consequência, que sejam eliminadas do material substâncias voláteis nocivas. A temperatura no tratamento principal é mantida abaixo da temperatura de fusão do material. É, todavia, de ambicionar fixar esta temperatura tão elevada quanto possível. 16

Após o tratamento no processo de um passo ou após o tratamento principal no processo de dois passos ocorre preferencialmente uma plastificação do material evacuado através de um extrusor ligado de preferência imediatamente ao dispositivo de tratamento principal. Com base na ligação directa, estanque ao vácuo, o vácuo no dispositivo de tratamento principal pode actuar na zona de entrada do extrusor. 0 extrusor apresenta frequentemente uma zona de plastificação à qual se liga uma zona de compressão e uma zona de retenção. A esta zona de retenção está habitualmente ligada uma zona de desgasificação ou zona de evacuação, na qual são aspiradas da massa fundida e através de vácuo, especialmente alto vácuo, substâncias voláteis. Pode ser aqui prevista uma desgasificação de um passo ou de vários passos; podem ser também dispostas de forma sucessiva várias zonas de compressão e zonas de descompressão com diferente vácuo. Desta forma é possivel fazer evaporar também contaminações persistentes ou de difícil evaporação.

Através da respectiva selecção das temperaturas e dos tempos de permanência no pré-tratamento e no tratamento principal, é possível ajustar o valor de viscosidade da massa fundida retirada do extrusor, e o do granulado fabricado da massa fundida. Através de tempos de permanência relativamente longos e de temperaturas relativamente altas no vácuo, é exercida uma influência positiva sobre o tempo de permanência ou ocorre uma repolimerização.

Basicamente não é necessário abrir por fusão os pedaços de material sintético reciclados, cristalizados e secos. Sob preservação do seu estado seco e cristalizado, podem ser também armazenados, arrefecidos ou continuarem a ser tratados através de dispositivos de transporte para sistemas de extrusão ou outros processos de transformação. 17

Como é difícil alcançar o estado de cristalização com os sistemas actualmente conhecidos, pode prescindir-se também da preservação do estado seco, o que em caso de tratamento directo sem nova secagem, conduz a perdas de qualidade. Se o material voltar a ser seco, isso conduz à perda da energia de secagem já investida.

Os dispositivos descritos com exactidão e especificamente nos documentos EP 123 771, EP 0 390 873, AT 396 900, AT 407 235, AT 407 970, AT 411 682, AT 411 235, AT 413 965, AT 413 673 ou AT 501 154 são adequados para o pré -tratamento, tratamento e reciclagem de material sintético.

Dispositivos deste tipo são utilizados também na prática e são conhecidos como, por exemplo, como "EREMA Sistema de Reciclagem de Material Sintético PC" ou como "instalações VACUREMA de um ou de dois passos". A seguir são apresentados alguns exemplos:

Exemplo 1:

Polietileno de alta densidade (HDPE) na forma de lascas de embalagens fragmentadas, é aquecido a uma temperatura de 50° a 130 °C, preferencialmente de 90° a 122°C, permanece no reactor por um tempo de permanência médio de 10 min a 100 min, especialmente de 20 min a 70 min, situando-se a velocidade periférica da ponta misturadora mais extrema da ferramenta de fragmentação ou ferramenta misturadora numa área de 1 a 35 m/s, preferencialmente 3 a 20 m/s, e sendo eventualmente aplicado um vácuo de ^ 150 mbar, preferencialmente ^ 50 mbar, sobretudo ^ 20 mbar, sobretudo entre 0,1 a 2 mbar. 18

Exemplo 2:

Polietileno de baixa densidade (LDPE) na forma de lascas de embalagens fragmentadas é aquecido a uma temperatura de 50° a 110°C, preferencialmente de 75° a 105°C, permanece no reactor por um tempo de permanência médio de 10 min a 100 min, especialmente de 20 min a 70 min, situando-se a velocidade periférica da ponta misturadora mais extrema da ferramenta de fragmentação ou ferramenta misturadora numa área de 2 a 35 m/s, preferencialmente 3 a 20 m/s, e sendo eventualmente aplicado um vácuo de ^ 150 mbar, preferencialmente ^ 50 mbar, sobretudo ^ 20 mbar, sobretudo entre 0,1 a 2 mbar.

Exemplo 3:

Polipropileno (PP) na forma de lascas de embalagens fragmentadas, é aquecido a uma temperatura de 50° a 155°C, preferencialmente de 100° a 150°C, permanece no reactor por um tempo de permanência médio de 10 min a 100 min, especialmente de 20 min a 70 min, situando-se a velocidade periférica da ponta misturadora mais extrema da ferramenta de fragmentação ou ferramenta misturadora numa área de 2 a 35 m/s, preferencialmente 3 a 20 m/s, 19 e sendo eventualmente aplicado um vácuo de d 150 mbar, preferencialmente d 50 mbar, sobretudo d 20 mbar, sobretudo entre 0,1 a 2 mbar.

Lisboa, 2 de Julho de 2012 20

Claims (14)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Processo para o pré-tratamento e tratamento de material sintético de poliolefina a reciclar sob a forma de polietileno de alta densidade (HDPE), de polietileno de baixa densidade (LDPE), de polipropileno (PP) ou de misturas destes materiais sintéticos, apresentando-se o material sintético sob a forma de lascas de embalagens fragmentadas e/ou granulados, sendo o material sintético aquecido, e assim cristalizado, seco e/ou purificado em pelo menos um receptáculo ou reactor sob constante mistura e eventualmente fragmentação a uma temperatura inferior à temperatura de fusão do material sintético, sendo utilizada para a mistura e aquecimento do material sintético, pelo menos, uma ferramenta misturadora ou ferramenta de fragmentação que gira em torno de um eixo, com extremidades de trabalho que exercem um efeito misturador e/ou efeito de fragmentação sobre o material sintético, ocorrendo o aquecimento especialmente através de carga com energia mecânica, caracterizado por o material sintético e polietileno de alta densidade (HDPE) ser aquecido a uma temperatura de 50° a 130 °C, preferencialmente 90° a 122°C, material sintético de polietileno de baixa densidade (LDPE) a uma temperatura de 50° a 110°C, preferencialmente 75° a 105°C, e material sintético de polipropileno (PP) a uma temperatura de 50° a 155°C, preferencialmente 100° a 150°C, o material sintético ser misturado a uma velocidade periférica da ponta misturadora mais extrema da ferramenta misturadora ou ferramenta de fragmentação de 1 a 35 m/s, preferencialmente 3 a 20 m/s, permanecendo no reactor por um tempo de permanência médio de 10 min a 100 min, especialmente de 20 min a 70 min, e ser tratado sob vácuo 1 de ^ 150 mbar, preferencialmente ^ 50 mbar, sobretudo d 20 mbar, sobretudo entre 0,1 a 2 mbar.
2. 2. Processo, de acordo com a reivindicação N°.l, caracterizado por o material sintético ser aquecido a uma temperatura superior à temperatura de transição vitrea.
3. 3. Processo, de acordo com a reivindicação N°. 1 ou N° .2, caracterizado por a ferramenta misturadora ou ferramenta de fragmentação ser giratória em torno de um eixo vertical e eventualmente disposta em vários niveis sobrepostos.
4. 4. Processo, de acordo com uma das reivindicações N°.l a Na.3, caracterizado por o processo ser executado num só passo ou num único reactor, ou de o material sintético ser aquecido, seco, cristalizado e purificado numa única operação, sobretudo num único reactor.
5. 5. Processo, de acordo com uma das reivindicações N°. 1 a N° .4, caracterizado por o processo ser executado com ou sem pré-secagem e/ou com ou sem pré-cristalização do material sintético.
6. 6. Processo, de acordo com uma das reivindicações N° . 1 a N°.3 e/ou N°.5 caracterizado por o processo ser executado em vários niveis, sendo dispostos em série e/ou paralelamente dois ou mais receptáculos ou reactores, e por o material sintético a tratar percorrer estes recipientes um após o outro.
7. 7. Processo, de acordo com a reivindicação N°.6 caracterizado por as condições do processo, de acordo com as reivindicações N°.1 a N°.5, se aplicarem a pelo menos um, principalmente ao recipiente carregado primeiro e para o pré-tratamento.
8. 8. Processo, de acordo com uma das reivindicações N°. 6 a N°.7, caracterizado por o material sintético, especialmente englobando polímeros com inércia reduzida e/ou longo tempo de difusão, ser aquecido, num pré- 2 tratamento anterior, a uma determinada temperatura, principalmente a uma temperatura próxima da temperatura processual do tratamento principal.
9. 9. Processo, de acordo com uma das reivindicações N°. 6 a N°.8, caracterizado por, num primeiro passo, o material sintético ser submetido a um pré-tratamento, especialmente sob vácuo, através de carregamento com energia mecânica, e ser assim aguecido e seco a temperatura elevada e eventualmente cristalizado simultaneamente, e por o material sintético ser então submetido a um tratamento principal num segundo passo, anterior à eventual plastificação ou abertura por fusão, no gual o material sintético volta a ser seco, através de alimentação de energia mecânica sob agitação, especialmente sob vácuo, sendo depois mais cristalizado e sendo o referido tratamento principal executado principalmente a uma temperatura mais elevada que à do pré-tratamento.
10. 10. Processo, de acordo com uma das reivindicações N°. 6 a N°.9, caracterizado por o material sintético ser submetido a um pré-tratamento e/ou a uma lavagem e/ou pré-secagem antes do pré-tratamento.
11. 11. Processo, de acordo com uma das reivindicações N°. 6 a N°.10, caracterizado por a temperatura do tratamento principal ser mantida abaixo da temperatura de plastificação ou temperatura de fusão do material sintético.
12. 12. Processo, de acordo com uma das reivindicações N°. 6 a N°.ll, caracterizado por o material sintético ser submetido ao pré-tratamento sob a forma de uma corrente continua.
13. 13. Processo, de acordo com uma das reivindicações N°. 1 a N°.12, caracterizado por o processo ser executado de forma 3 contínua ou descontínua ou sob a forma de um processo não contínuo (batch process).
14. 14. Processo, de acordo com uma das reivindicações N°.l a N°.13, caracterizado por o material sintético ser finalmente plastificado ou fundido e, em seguida, eventualmente depois de ter sido filtrado, ser introduzido num extrusor ou ser granulado, especialmente sob vácuo. Lisboa, 2 de Julho de 2012 4