Procedimiento para el pretratamiento y reprocesamiento de material sintético termoplástico.

Procedimiento para el pretratamiento y reprocesamiento de material sintético termoplástico a reciclar en forma deácido poliláctico (PLA),

encontrándose el material plástico en forma de gránulos, copos de envases triturados, fibraso residuos de napas con un espesor de entre 100 μm y 2 mm, y/o en forma de finos residuos díec upleals deinstalaciones de estiraje con un grosor de entre 5 μm y 100 μm, calentándose el material plástico a procesar en almenos un recipiente colector o reactor bajo continua mezcla y, dado el caso, trituración, a una temperatura pordebajo de la temperatura de fusión del material plástico y cristalizándose, secándose y/o purificándose con ello,utilizándose para la mezcla y calentamiento del material plástico al menos una herramienta de mezcla o detrituración que gira en torno a un eje, con cantos de trabajo que mezclan y/o trituran el material plástico,produciéndose el calentamiento en particular mediante la carga con energía mecánica,

caracterizado por que

el material plástico de ácido poliláctico (PLA) se calienta a una temperatura de entre 65° y 120° C, preferentementede entre 90° y 110° C,

y por que el material plástico, cuando se encuentra en forma de finas películas, fibras o napas, en particular con ungrosor de entre 100 μm y 2 mm, se mezcla a una velocidad periférica de la punta agitadora más exterior de laherramienta de mezcla o de trituración de entre 15 y 58 m/s, preferentemente de entre 35 y 47 m/s, y permanece enel reactor durante un tiempo medio de permanencia de entre 3 y 60 min, en particular de entre 10 y 25 min, y eltratamiento se realiza a presión ambiente,

y por que el material plástico, cuando se encuentra en forma de copos de envases triturados o gránulos, se mezclaa una velocidad periférica de la punta agitadora más exterior de la herramienta de mezcla o de trituración de entre 1y 35 m/s, preferentemente de entre 3 y 20 m/s, y permanece en el reactor durante un tiempo medio de permanenciade entre 10 y 100 min, en particular de entre 20 y 70 min, y el tratamiento se efectúa aplicando un vacío ≤ 150mbar, preferentemente ≤ 50 mbar, en particular ≤ 20 mbar, particularmente de entre 0,1 y 2 mbar.

La invención se refiere a un procedimiento para el pretratamiento, reprocesamiento o reciclaje de material sintético termoplástico de ácido poliláctico conforme a la reivindicación 1.

El reprocesamiento de residuos plásticos se ha convertido en la actualidad en un problema cada vez mayor. Sin duda, un reciclaje eficaz va acompañado de multitud de problemas que deben tenerse en cuenta. Por ejemplo, la mayoría de plásticos a tratar son residuos de distintas formas, configuración, grosor, etc. Además, los distintos plásticos presentan distintas propiedades químicas y físicas entre sí. También, la mayoría de plásticos a reciclar está contaminada con sustancias tóxicas y otros contaminantes y precisan una purificación para volver a ser aptos para la circulación.

Existe un gran número de distintos procedimientos para recuperar y reciclar plásticos. Sin embargo, en estos procedimientos solo se tienen en cuenta siempre ciertos aspectos, de modo que los procedimientos conocidos del estado de la técnica son apropiados para casos especiales pero fracasan en otras áreas y con otros requisitos y problemas.

De modo que, por ejemplo, en el reciclaje de plásticos, particularmente los higroscópicos, es importante que el producto a reciclar esté lo más seco posible para evitar una descomposición hidrolítica de las cadenas moleculares en la plastificación o en la fusión. Esto, entre otras cosas, debe tenerse en cuenta en la aplicación del procedimiento.

También se deben tener en cuenta ciertos problemas tecnológicos del procedimiento como, por ejemplo, el pegado de algunos plásticos a temperaturas más elevadas.

Además, la creciente reutilización de plásticos reciclados ha llevado a que también se use material reciclado en el campo de los envases de alimentos. No obstante, cuando existe contacto directo entre el plástico reciclado y el alimento, debe garantizarse que ningún contaminante no deseado del envase fabricado con plástico reciclado penetre en el alimento. Para resolver este problema, se han desarrollado ya numerosos procedimientos para reciclar material plástico usado y, por lo tanto, sucio y a menudo con impurezas tóxicas en relación con los alimentos, de tal modo que el material plástico reciclado obtenido se pueda volver a emplear en el campo de los envases de alimentos sin problemas.

Para ello se conocen, en primer lugar, diversos procedimientos químicos. En cambio, los procedimientos físicos trabajan con temperaturas considerablemente más bajas, de modo que la estructura, y en particular la longitud de las cadenas moleculares del plástico reciclado, se conserva.

Un plástico que cobra cada vez mayor importancia es el ácido poliláctico o poliáctido, denominado a partir de ahora PLA. El ácido poliláctico o PLA es un material sintético termoplástico, cuya fórmula es:

El PLA [26100-51-6] pertenece a la familia del poliéster. Los polímeros activos ópticamente aparecen en forma de D- o L-láctidos.

El mayor campo de aplicación del PLA se encuentra en la industria del embalaje. Una propiedad positiva de esta sustancia es que presenta una biodegradabilidad muy buena, es biocompatible y no nocivo para el medio ambiente y, por lo tanto, puede descomponerse fácilmente mediante microorganismos.

También es interesante la aplicación médica del PLA. De PLA se fabrican implantes o vehículos de agentes activos que se desintegran en el cuerpo humano. Una placa para huesos y/o un tornillo de PLA se degrada en el cuerpo a medida que se cura, p. ej., una rotura de hueso, con lo que ya no es necesario retirarlo en una segunda operación. La duración de la resorción puede ajustarse mediante la proporción de mezcla de las partes de L y D así como de la longitud de cadena del polímero utilizado. Los cuerpos espumados de PLA con sustancias activas almacenadas pueden liberar estas localmente en un tiempo definido.

Las propiedades del PLA dependen sobre todo de la masa molecular, del grado de cristalinidad y, dado el caso, de la proporción de copolímeros. Una masa molecular elevada aumenta la temperatura de transición vítrea y la de fusión, la resistencia a la tracción, así como el módulo de elasticidad, y disminuye el alargamiento de rotura. Debido al grupo metilo, el material presenta un comportamiento hidrófugo o hidrófobo. El PLA se puede disolver con muchos disolventes orgánicos como, p. ej., el diclorometano o similares. Para su procesamiento, el PLA también se puede reforzar con fibras.

Los polímeros de PLA son sobre todo accesibles mediante la polimerización iónica del láctido, una agrupación cíclica de dos moléculas de ácido láctico. A temperaturas de entre 140° y 180° C, así como con el efecto de compuestos estánnicos (p. ej., óxido de estaño) , se produce una polimerización por apertura de anillo. Así se crean plásticos con una elevada masa molecular y solidez. El láctido en sí se puede crear mediante la fermentación de melaza o mediante la fermentación de glucosa con ayuda de distintas bacterias. También se puede generar PLA de alto peso molecular y puro por policondensación directamente del ácido láctico. Sin embargo, en la producción industrial, la eliminación del disolvente resulta problemática.

El punto o zona de transición vítrea del PLA está entre 55° y 58° C, la temperatura de cristalización entre 100° y 120° C y la temperatura de fusión entre 165° y 183° C.

En el reciclaje de plásticos de PLA, es importante que el material a reciclar esté lo más seco posible para evitar una descomposición hidrolítica de las cadenas moleculares en la plastificación o en la fusión. Sin embargo, el PLA es higroscópico, lo que dificulta un secado eficaz.

El bajo punto de transición vítrea, en el que el material de PLA se vuelve pegajoso hacia temperaturas más altas, y un tiempo de cristalización relativamente largo dificultan la cristalización o secado de residuos de producción amorfos, especialmente de los restos de películas para embutición profunda, con sistemas convencionales de cristalización y secado.

Dicho tipo de sistemas convencionales de secado, conocidos del estado de la técnica, son p. ej., los secadores de aire seco, que secan granulado con un chorro de aire de aprox. 1, 85 m3/h y kg. Con ello se seca, por ejemplo, PLA no cristalizado a 45° C, durante aprox. 4 h, con un punto de rocío de –40° C, y PLA cristalizado a 90° C, durante unas 2 h, con un punto de rocío de –40° C.

Sin embargo, debido a las bajas temperaturas de secado, especialmente en el tratamiento de material no cristalizado, el tiempo de secado es relativamente largo y se requiere un control extremadamente preciso de la temperatura. Esto es enormemente difícil, cuando no imposible, para granulados y, sobre todo, para todas las demás formas como, p. ej., copos, películas, napas, etc.

Por este motivo, se puede intentar alcanzar una cristalización del material plástico antes del secado. Una cristalización de ese tipo se puede lograr, por ejemplo, moviendo o bien cargando mecánicamente las partículas uniformemente a una temperatura inferior a la de secado, en cualquier caso a una temperatura inferior a la de fusión o de plastificación. El movimiento resulta ventajoso para evitar que las distintas partículas se peguen entre sí.

Puesto que, no obstante, los materiales previstos para el reciclaje suelen estar sucios y se someten a un lavado y acaso a una trituración previa con ensuciamiento simultáneo, en la mayoría de los casos se efectúa previamente una trituración o molido, un lavado y un secado definidos. Un secado previo de ese tipo al menos no debería superar un contenido de agua con un valor inferior al 1, 5 % en peso del material plástico a aplicar o a reciclar.

Si se realiza previamente un paso de cristalización antepuesto con un cristalizador convencional, también resulta extremadamente difícil y son muy frecuentes las conglutinaciones.

Además, para dificultar aún más la realización de un procedimiento para el tratamiento de plásticos, se da el hecho de que se utilizan plásticos completamente distintos para las más diversas aplicaciones, que se diferencian esencialmente unos de otros en cuanto a propiedades químicas y físicas. Por ejemplo, el PET tiene propiedades muy distintas al PE, o el PS tiene otras propiedades que el PP.

Por lo tanto, no es fácil trasladar o poner en práctica directamente los conocimientos obtenidos con el reprocesamiento de un material polímero a otro material. En consecuencia, cada polímero necesita su propia consideración y evaluación especial y condiciones del procedimiento ajustadas específicamente para cada material. En la aplicación exacta del procedimiento... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para el pretratamiento y reprocesamiento de material sintético termoplástico a reciclar en forma de ácido poliláctico (PLA) , encontrándose el material plástico en forma de gránulos, copos de envases triturados, fibras o residuos de napas con un espesor de entre 100 !m Y 2 mm, Y/o en forma de finos residuos de películas de instalaciones de estiraje con un grosor de entre 5 !m Y 100 !m, calentándose el material plástico a procesar en al

menos un recipiente colector o reactor bajo continua mezcla y, dado el caso, trituración, a una temperatura por

debajo de la temperatura de fusión del material plástico y cristalizándose, secándose y/o purificándose con ello,

utilizándose para la mezcla y calentamiento del material plástico al menos una herramienta de mezcla o de trituración que gira en torno a un eje, con cantos de trabajo que mezclan y/o trituran el material plástico,

produciéndose el calentamiento en particular mediante la carga con energía mecánica,

caracterizado por que el material plástico de ácido poliláctico (PLA) se calienta a una temperatura de entre 65° y 120° C, preferentemente de entre 90° y 110° C,

y por que el material plástico, cuando se encuentra en forma de finas películas, fibras o napas, en particular con un grosor de entre 100 μm y 2 mm, se mezcla a una velocidad periférica de la punta agitadora más exterior de la herramienta de mezcla o de trituración de entre 15 y 58 m/s, preferentemente de entre 35 y 47 m/s, y permanece en el reactor durante un tiempo medio de permanencia de entre 3 y 60 min, en particular de entre 10 y 25 min, y el tratamiento se realiza a presión ambiente,

y por que el material plástico, cuando se encuentra en forma de copos de envases triturados o gránulos, se mezcla a una velocidad periférica de la punta agitadora más exterior de la herramienta de mezcla o de trituración de entre 1 y 35 m/s, preferentemente de entre 3 y 20 m/s, y permanece en el reactor durante un tiempo medio de permanencia de entre 10 y 100 min, en particular de entre 20 y 70 min, y el tratamiento se efectúa aplicando un vacío : 150 mbar, preferentemente : 50 mbar, en particular : 20 mbar, particularmente de entre 0, 1 Y 2 mbar.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que el material plástico se calienta a una temperatura por encima de la temperatura de transición vítrea.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que la herramienta de mezcla o de trituración puede girar en torno a un eje vertical y, dado el caso, está dispuesta en varios niveles superpuestos.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones de la 1 a la 3, caracterizado por que el procedimiento se efectúa con o sin presecado y/o con o sin precristalización del material plástico.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones de la 1 a la 4, caracterizado por que el procedimiento se lleva a cabo en una fase en un solo reactor o bien por que el material plástico se calienta, seca, cristaliza y purifica en un solo paso de trabajo, en particular en un único reactor.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones de la 1 a la 5, caracterizado por que el procedimiento se realiza en varias fases, en particular en dos fases, colocándose dos o más recipientes colectores o reactores en serie y/o en paralelo y por que el material a procesar pasa por estos recipientes sucesivamente por orden.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado por que las condiciones del procedimiento conforme a las reivindicaciones de la 1 a la 4 se aplican en al menos un recipiente, en particular en el primero en ser alimentado o bien el utilizado para el pretratamiento.

8. Procedimiento según la reivindicación 6 o 7, caracterizado por que el material plástico, en particular polímeros con baja inerticidad y/o largo tiempo de difusión, se lleva en un pretratamiento antepuesto a una cierta temperatura, en particular a una cercana a la temperatura de proceso del tratamiento principal.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones de la 6 a la 8, caracterizado por que el material plástico se somete en la primera fase a un pretratamiento, en particular bajo condiciones de vacío, mediante carga con energía mecánica y, con ello, se calienta y, a una temperatura más elevada, se seca y, dado el caso, se cristaliza simultáneamente, y por que, a continuación, en una segunda fase precedente a una eventual plastificación o fusión, se produce un tratamiento principal del material plástico en el que el material plástico, en particular bajo condiciones de vacío, se vuelve a secar y a cristalizar más mediante la aplicación de energía mecánica en movimiento, efectuándose este tratamiento principal en particular a una temperatura más elevada que la del pretratamiento.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones de la 6 a la 9, caracterizado por que el material plástico se somete a una pretrituración y/o un lavado y/o un presecado antes del pretratamiento.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones de la 6 a la 10, caracterizado por que la temperatura del tratamiento principal se mantiene por debajo de la temperatura de plastificación o de fusión del material plástico.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones de la 6 a la 11, caracterizado por que el material plástico se somete al pretratamiento en corriente continua.

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones de la 1 a la 11, caracterizado por que el procedimiento se realiza de forma continua o discontinua o bien como proceso por lotes.

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones de la 1 a la 13, caracterizado por que el material plástico finalmente se plastifica o funde y, a continuación, se conduce, dado el caso tras un filtrado, en particular bajo condiciones de vacío, a un extrusor o se procesa para convertirlo en granulado.