WO2017152249A1

WO2017152249A1 - Processo de reciclagem de pneus e resíduos de borracha

Info

Publication number: WO2017152249A1
Application number: PCT/BR2017/050044
Authority: WO
Inventors: Andre HEKERMANN BUSS; João LUIZ KOVALESKI; Leuris ANTONIO MAZURANA; Regina NEGRI PAGANI
Original assignee: Hekermann Buss Andre; Luiz Kovaleski João; Antonio Mazurana Leuris; Negri Pagani Regina
Priority date: 2016-03-07
Filing date: 2017-03-03
Publication date: 2017-09-14
Also published as: BR102016005015A2

Abstract

O presente pedido de privilégio de invenção apresenta um produto a base de pneus reciclados e/ou resíduos de borracha, que objetiva beneficiar o campo da logística reversa de pneus usados e resíduos de borracha, com aplicação em diversas áreas, como construção civil, arquitetura decorativa, indústria madeireira, indústria de móveis, marmorarias, artefatos decorativos e indústria de tachão. O processo indicado utiliza a composição de resina + pós de pneus + catalisador + corante (quando necessário), podendo ter ainda a adição de fibras ou aramados. O objetivo principal é propor um produto que seja a logística reversa dos pneus, dando uma aplicabilidade mais nobre, gerando um produto final que agregue valor comercial, ou seja, uma alternativa de reciclagem dos pneus e dos seus resíduos como o pó de pneu.

Description

"PROCESSO DE RECICLAGEM DE PNEUS E RESÍDUOS DE BORRACHA"

Campo da Invenção

[001] O presente pedido de privilégio de invenção apresenta um produto a base de pneus reciclados e/ou resíduos de borracha, que objetiva beneficiar o campo da logística reversa de pneus usados e resíduos de borracha, com aplicação em diversas áreas, como construção civil, arquitetura decorativa, indústria madeireira, indústria de móveis, marmorarias, artefatos decorativos e indústria de tachão.

Fundamentos da Invenção e Estado da Técnica

[002] A reciclagem de pneus usados já era discutida desde os anos 70 (Crane et al., 1978). O acúmulo de pneus usados tem sido uma preocupação crescente, em função dos seguintes problemas: degradação da beleza do ambiente, diminuição da vida do aterro, incómodo por insetos, potencial perigo de incêndio, poluição do ar em caso de queima (Roy, Labrecque & de Caumia, 1990; Yang, 1993).

[003] Visando a minimização dos problemas, várias práticas tem sido adotadas no sentido de dar uma destinação adequada aos pneus inteiros: recifes e quebra-mares, equipamentos de playground, controle de erosão, barreiras de estrada contra batidas. Processamento de pneus para outras destinações: divisão/perfuração de pneus (os produtos fabricados a partir de pneus incluem tapetes, cintos, junta, solas de sapato, para-choques doca, selos, cabides silencioso, calços, arruelas, isoladores, e equipamentos de pesca e agricultura) granulado de borracha de pneus descartados (granulado de borracha, utilizado em produtos de borracha ou de plástico, e misturados com os outros materiais para fazer novos produtos, incluindo tapetes de chão de plásticos e adesivos. Isso pode também ser misturado com asfalto como um aditivo para fazer produtos de cimento); fabricação a partir de borracha triturada de pneus (Jang et al., 1998).

[004] Em estudo mais recente (Sienkiewicz et al, 2012), verifica-se que os pneus podem ser reutilizados para a produção de diferentes tipos de compostos de polímeros muito valiosos, obtidos principalmente com o auxílio de borrachas naturais e sintéticas, polietileno, polipropileno e cloreto de polivinil. As vantagens da utilização de resíduos de pneus do solo para a produção de compósitos poliméricos incluem redução de custos de tais compostos e também a capacidade de os classificar como um material pró-ecológico. Embora a destinação de pneus usados pode chegar a quase 100% (Sienkiewicz et al, 2012), o principal desafio para o futuro a médio prazo, não só para a Espanha, mas também para toda a indústria europeia de pneus, é oferecer uma reutilização adequada para estes pneus que estão coletados (Uruburu et al, 2013).

[005] Alguns trabalhos tratam de processos de decomposição dos pneus visando extrair componentes que possam ser reinseridos em algum processo produtivo: extração por pirólise a vácuo. Algumas conclusões: O processo de reciclagem mais bem-sucedido é aquele que utiliza pneus inteiros como matéria- prima. Cortar os pneus é caro e resulta em materiais que são difíceis de manusear no interior do reator, eventualmente, dando origem ao chamado problema "ballmilling" (Roy, Labrecque & de Caumia, 1990). Desmonte manual dos pneus para utilização de suas partes, sem qualquer transformação, em outros produtos; na pavimentação, o que foi um fracasso em Taiwan, assim como outras tentativas (Yang, 1993).

[006] Nos EUA em 1997 foi depositada a patente que trata da reciclagem dos pneus (Khais et al., 997), Lin e Shern (2008) a qual propõem a aplicação de resíduos de pneus em pó como um adsorvente para a recuperação de óleo derramado. Os resultados preliminares indicaram que 1 g de pó de pneu a 20 mesh pode recuperar 2,2 g de óleo de motor. Devido à sua propriedade elástica, o pó de resíduos de pneus pode ser usado por mais de 100 vezes sem diminuir a sua eficiência de sorção de óleo. Portanto, a capacidade da unidade de sorção pode ser aumentada para, pelo menos, 220 g de óleo de motor. Tomando a reutilização em conta, o custo bruto do material para recuperar uma tonelada de óleo derramado é apenas cerca de USD $ 0,3, o que é muito competitivo (Lin e Shern, 2008). [007] Outra utilização para pneus usados é sua adição ao concreto. O desempenho do concreto que contém agregado de borracha feita a partir de pneus usados tem sido estudado desde o início dos anos 1990. O estudo apresentado por Bravo e Brito (2012) conclui que a adição não leva a grandes vantagens com relação à durabilidade, todavia apresenta bons resultados relacionados à acústica e ao meio ambiente, tendo em vista a reutilização dos pneus.

[008] Estudos voltados à reciclagem de pneus por pirólise, sendo este um processo químico (Martinez, Puy, Murillo, Garcia, Navarro, Mastral - 2013), comprova que o estudo proposto apresenta características técnicas, bem como em processos, com relações próprias se comparado ao estudo da TRER (sigla de Tire Recycling), pois a pirólise é a transformação por aquecimento de uma mistura ou de um composto orgânico; no caso o pneu se modificando em outras substâncias. Neste estudo o autor relata demonstrar que existe a quebra molecular da estrutura do pneu por pirólise e isto ocasiona estruturas em gases, líquidos e sólidos, sendo que podem ser utilizados tais produtos na combustão ou ignição de motores. Portanto, há uma clara especificação deste processo diferente do que a patente atual propõe.

[009] Como se pode perceber, existem alguns trabalhos sendo relatados sobre a reciclagem de pneus, mas nenhum com resultado que alie o fator prático e económico, demonstrando viabilidade entre a relação custo benefício, seguindo as características deste projeto.

[010] Em se tratando do estado da técnica, podem ser citados os registros

PI0505282-3, PI0903313-0, US5094905, US5316708, US6255391, US8680165, US20030225171 e WO03037732.

[011] O documento PI0505282-3 utiliza o processo de moagem para obtenção da matéria-prima. Sendo assim, a moagem só irá ocorrer se a borracha estiver em uma temperatura baixa e com microestrutura na forma cristalina, ou seja, usando um processo prévio de criogenia além de haver a descrição do emprego de formas metálicas que devem ser aquecidas, não coicidindo com o padrão proposto. [012] 0 registro PI0903313-0 utiliza de resina epóxi (25%) e material reciclado moído (vidro, garrafa PET e borracha de pneus na quantia de 75%), gerando um produto final de propriedades e aplicações distintas do processo proposto.

[013] Quanto ao registro US5094905, a patente descreve um material usado para preenchimento de estruturas diversas, como para-choques de veículos e estrutura de barcos, por exemplo, tendo na sua composição a matéria-prima obtida por trituração, moagem e corte da borracha. O processo de fabricação ainda é aplicado com a presença de pressão e se utiliza de adesivo. Este adesivo visa produzir um produto em geral poroso sem acabamento superficial. É um produto final grosseiro (sem acabamento) aplicado em dock bumper, por exemplo.

[014] O documento US5316708 trata de um processo de fabricação de blocos para construção obtida a partir da mistura de látex natural com pneus triturados, sendo esta mistura despejada em um molde e aplicando-se pressão para comprimi-la, mantendo-se a pressão até que o látex endureça e atinja o ponto de cura, também não coicidindo com a proposta.

[015] Referindo-se ao registro US6255391 , o processo elucidado depende de pressão e temperatura (180°C) e pode utilizar radiação. O material empregado é o termoplástico no seu estado de fusão com adição de borrachas e o formato do produto final é obtido a partir de aquecimento, podendo originar telhas, por exemplo.

[016] Mencionando o documento US8680165, este utiliza o mineral blenda a qual é sujeita à moldagem por compressão em uma temperatura pré-determinada e pressão, por um período de tempo para formar o material compósito. O método sugere a criogenia da borracha e a aplicação de extrusão.

[017] Já os componentes do processo narrado no registro US20030225171 são misturados em um misturador e aquecidos a uma temperatura pré-determinada. A mistura é removida e transferida a um molde em temperatura e pressão suficientes para efetuar o ponto de cura. A patente não cita o uso de resina, não descreve a granulometria da borracha de forma precisa e nem o produto final gerado ou a finalidade do estudo.

[018] Por fim, o documento WO03037732 demonstra como composição partículas de borrachas e adição de partículas de plásticos, formando um material forte e rígido, sem flexibilidade. Além disso, é aplicado pressão e temperatura no processo de fabricação.

[019] Além dos registros de patentes citados, o estado da técnica disponibiliza ainda uma tese de doutorado (RODRIGUES, M. P. Caracterização e utilização do resíduo da borracha de pneus inservíveis em compósitos aplicáveis na construção civil. 2008. 290 f. Tese (Doutorado em Ciências da Engenharia Ambiental) - Universidade de São Paulo Escola de Engenharia de São Carlos. São Carlos, 2008.) a qual, segundo resultados da autora, utilizou como matéria-prima partículas de borracha de tamanho comercial na fabricação de piso antiderrapante. No entanto, é possível concluir que a tese não propõe um produto único e final, mas sim placas de preenchimento sem densidade e com ausência de resina.

Descrição da abordagem do problema técnico

[020] Os pneus usados ainda consistem em um problema para o meio ambiente aqui no Brasil, e em outros lugares do mundo. O valor para reciclar se mostra alto e com características que não satisfazem as condições necessárias do mercado. Por exemplo, atualmente há a reciclagem dos pneus para se fazer artesanatos, o que não gera valor financeiro alto e significativo. Já quando se utiliza pneus em asfaltos, percebe-se que seus pós e tiras junto à formulação desses asfaltos oferece baixa resistência, sendo evitado o tráfico de veículos pesados, pois provoca maior desgaste, e ainda há o custo deste asfalto que se torna elevado justamente pela necessidade de sua troca mais constante do que o asfalto tradicional. Isto se deve claramente pela baixa resistência mecânica deste asfalto com a adição dos pneus e seus resíduos. [021] 0 processo indicado utiliza a composição de resina + pós de pneus + catalisador + corante (quando necessário), podendo ter ainda a adição de fibras ou aramados.

[022] O objetivo principal deste trabalho é propor um produto que seja a logística reversa dos pneus, dando uma aplicabilidade mais nobre, gerando um produto final que agregue valor comercial, ou seja, uma alternativa de reciclagem dos pneus e dos seus resíduos como o pó de pneu.

Descrição detalhada da invenção e das figuras

[023] O processo produtivo do TRER (Tire Recycling) consiste nas seguintes etapas, descritas a seguir e demonstradas no fluxograma da figura 1 em anexo:

[024] 1^a etapa - A princípio, utiliza-se um torno de pneus para raspar a borracha do pneu e/ou do resíduo, extraindo pó, tiras ou pedaços.

[025] 2^a etapa - Todo o material que sair desta raspagem deve ser peneirado para se obter as diferentes granulometrias.

[026] 3^a etapa - Os pós de pneus são divididos em diferentes granulometrias em mesh que serão utilizados na formulação do que chamamos de massa (ver 4^a etapa).

[027] 4^a etapa - O pó de borracha de pneus usados e/ou inservíveis é incorporado de forma adicional com a concentração de 5% até 80% da massa total em volume juntamente com resina (resina de cola de laminação ou resina poliéster ortoftálica ou orto-tereftálica) na concentração entre 20% a 95% + catalisador na proporção de 0,01% até 9% (que irá provocar o endurecimento desta massa após sua cura completa) + corante entre 0,5% até 15% do volume total (quando for necessário).

[028] 5^a etapa - A massa agora pode ser vazada no molde; onde este molde poderá conter fibras alinhas ou desalinhadas ou aramado, tendo o intuito de dar maior resistência mecânica à peça final.

[029] 6^a etapa - O molde, que já tem o formato final da peça desejada, recebe a adição, entre a parede do molde e a massa, de uma película fina de vaselina sólida (aproximadamente 0,5 mm) a fim de evitar o contato direto da massa.

No caso de o molde ser confeccionado em termoplástico, pode-se utilizar a resina poliéster ortoftálica ou orto-tereftálica. O molde pode ser fabricado em diferentes materiais, como vidro, cerâmicas, acrílico (plásticos), metais e/ou papel.

[030] 7^a etapa - Deixa-se haver a cura completa de toda esta mistura, e, após esta estar seca, pode-se desinformar a peça que já estará pronta para ser utilizada.

[031] A resina de cola de laminação ou resina poliéster ortoftálica ou orto- tereftálica, assim como os formatos dos moldes, podem ser específicos para aplicações em soleiras de janelas e portas, rodapés, tachão ou mini tachão (tartarugas de estradas e rodovias), divisórias verticais e horizontais de ambientes, placas e/ou chapas de diferentes dimensões, pisos, telhas, pastilhas decorativas, cubas de pias, podendo substituir o mármore, granito e a madeira, nas suas múltiplas funções.

[032] A peça final com adição (presença) de fibras alinhadas ou não alinhadas, pode ser natural ou sintética e pode conter ainda a adição (presença) de estrutura aramada.

[033] Como vantagens, o referido processo de reciclagem elucidado contribui com a eliminação de certa parcela dos pneus inservíveis tanto para a indústria como para a natureza, originando uma nova aplicação a esses pneus; permite a produção de variados objetos e utensílios altamente empregados no mercado; contribui com a presenvação do meio ambiente e, por fim, demonstra um processo simples, porém eficiente, sendo a presente privilégio de invenção certamente merecedor da proteção pleiteada.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1 - PROCESSO DE RECICLAGEM DE PNEUS E RESÍDUOS DE BORRACHA,

CARACTERIZADO por os pós de pneus serem divididos em diferentes granulometrias em mesh;

2 - PROCESSO DE RECICLAGEM DE PNEUS E RESÍDUOS DE BORRACHA,

CARACTERIZADO por incorporar o pó de borracha de pneus usados e/ou inservíveis de forma adicional com concentração de 5% até 80% da massa total do volume com resina de cola de laminação ou resina poliéster ortoftálica ou resina orto-tereftálica na concentração entre 20% à 95% + catalisador na proporção de 0,01% até 9% + corante entre 0,5% até 15% do volume total;

3 - PROCESSO DE RECICLAGEM DE PNEUS E RESÍDUOS DE BORRACHA, conforme a reivindicação 1 , CARACTERIZADO por o preparo dos moldes utilizar vaselina sólida, quando usado a resina de cola de laminação, para formação de uma película na parede do molde, e resina poliéster ortoftálica ou orto-tereftálica quando o molde for confeccionado em termoplástico;

4 - PROCESSO DE RECICLAGEM DE PNEUS E RESÍDUOS DE BORRACHA, de acordo com as reivindicações de 1 a 3, CARACTERIZADO por a resina de cola de laminação ou resina poliéster ortoftálica ou orto-tereftálica, assim como os formatos de moldes, serem específicos para aplicações em soleiras de janelas e portas, rodapés, tachão ou mini tachão (tartarugas de estradas e rodovias), divisórias verticais e horizontais de ambientes, placas e/ou chapas de diferentes dimensões, pisos, telhas, pastilhas decorativas, cubas de pias, podendo substituir o mármore, granito e a madeira;

5 · PROCESSO DE RECICLAGEM DE PNEUS E RESÍDUOS DE BORRACHA, em conformidade com as reivindicações de 1 a 4, CARACTERIZADO por obter uma peça final com adição (presença) de fibras não alinhadas, podendo estas serem naturais ou sintéticas;

6 - PROCESSO DE RECICLAGEM DE PNEUS E RESÍDUOS DE BORRACHA, conforme as reivindicações de 1 a 4, CARACTERIZADO por obter uma peça final com adição (presença) de fibras alinhadas, podendo estas serem naturais ou sintéticas;

7 - PROCESSO DE RECICLAGEM DE PNEUS E RESÍDUOS DE BORRACHA, em consonância com as reivindicações de 1 a 4, CARACTERIZADO por obter uma peça final pela adição (presença) de estrutura aramada;

8 - PROCESSO DE RECICLAGEM DE PNEUS E RESÍDUOS DE BORRACHA,

CARACTERIZADO por utilizar um torno de pneus que gerará a raspagem da borracha do pneu e/ou do resíduo, transformando-a em pó ou tiras;

9 - PROCESSO DE RECICLAGEM DE PNEUS E RESÍDUOS DE BORRACHA, conforme a reivindicação 8, CARACTERIZADO por utilizar o pó da borracha peneirado para se obter as diferentes granulometrias.