Procedimiento para la limpieza, pretratamiento o procesamiento de materiales polímeros.

Procedimiento para la limpieza, pretratamiento o procesamiento de materiales polímeros,

en particular de residuos de plástico en forma de copos, en el que, al menos en un recipiente colector, compresor de corte o reactor (1), en particular bajo vacío o un gas inerte, bajo constante mezcla o movimiento y, dado el caso, trituración, manteniendo siempre la capacidad de corrimiento y el estado fragmentado, los materiales polímeros a tratar se calientan a una temperatura por debajo de la temperatura de fusión, preferentemente por encima de la temperatura de transición vítrea del material polímero, y con ello se cristalizan, secan y/o limpian o descontaminan al mismo tiempo, en particular en un solo paso, caracterizado por que los materiales polímeros calientes se enfrían a continuación, en particular a la temperatura ambiente, pudiéndose reintroducir la energía térmica emitida o liberada durante su refrigeración nuevamente al proceso en un punto anterior del mismo para el calentamiento directo o indirecto de los materiales polímeros.

La invención se refiere a un procedimiento según el concepto general de la reivindicación 1 así como a una disposición para la realización del procedimiento según la reivindicación 8.

Los copos PCR (Post Consumer Recycled = material reciclado postconsumo) de tereftalato de polietileno (PET) generados a partir de botellas de PET lavadas o de piezas de embutición profunda de PET representan cada vez más una importante fuente de materia prima y de mercancía para la producción de productos de PET. Los copos de PET se utilizan en mayores cantidades para la producción de películas planas de PET y botellas de PET. La película plana de PET se suele utilizar para su transformación en productos de embutición profunda. Para la producción de este tipo de productos, se pueden emplear tanto mezclas de material nuevo y copos PCR de PET como un 100 % de copos. Puesto que el objetivo es utilizar los productos finales, como las botellas de PET o piezas de embutición profunda de PET, también para su aplicación en alimentos, existen diversos métodos para hacer que los copos o masa fundida sean aptos para su uso en contacto con alimentos. Esto se puede conseguir, por ejemplo, con las instalaciones Vacurema®.

Debido a una legislación más estricta y al aumento de los requisitos cualitativos de los clientes, el uso de copos no aptos para la aplicación en contacto con alimentos para la producción de piezas aptas para el uso con alimentos es imposible o muy difícil, incluso en una capa intermedia (A-B-A) . Por lo tanto, ya no basta con emplear, por ejemplo en piezas de embutición profunda, una capa de material nuevo apto para el contacto con alimentos en el exterior a modo de barrera para capas no aptas para los alimentos, sino que se deben realizar los correspondientes análisis de migración para garantizar esto también en la producción.

Al mismo tiempo, existen muchos sistemas de producción, en particular instalaciones de película plana e instalaciones de moldeo por inyección de preformas, que no pueden llevar a cabo los pasos de limpieza necesarios para los copos PCR. Sin embargo, existen sistemas que pueden hacer frente a esta situación.

Además, la situación económica hace necesaria la aplicación de copos PCR. No obstante, no siempre sale a cuenta económicamente dotar a cada sistema de extrusión o sistema de moldeo por inyección de los sistemas de limpieza arriba indicados. Por ejemplo, las instalaciones pueden ser demasiado pequeñas, la flexibilidad demasiado escasa o no es posible una gestión suficiente de la calidad. De ahí que se deriven otras dos posibilidades de aplicación:

Variante 1: Aplicación como sistema central de limpieza para uno o varios sistemas de extrusión, sistemas de moldeo por inyección, etc., para la producción de copos aptos para los alimentos a partir de copos PCR. Estos copos se pueden depositar en un silo intermedio o repartirlos directamente entre varias instalaciones al mismo tiempo. Variante 2: Integración del sistema de limpieza en una instalación de lavado para copos PCR a modo de paso adicional de limpieza para producir copos PCR aptos para el uso alimentario. Entonces, estos copos PCR se podrían poner directamente a la venta.

En principio, los procedimientos abajo indicados se pueden emplear en todo tipo de poliésteres, como por ejemplo PBT (tereftalato de polibutileno) , PTT (tereftalato de politrimetileno) , PEN (polietileno 2, 6-naftalato) , en los correspondientes tipos de PET modificados o copoliésteres, así como también en distintos polímeros de cristal líquido aromáticos. Además de estos materiales arriba indicados, también se pueden emplear materiales del ámbito de las poliamidas (PA) , policarbonatos (PC) y materiales de origen biogénico como el ácido poliláctico (PLA) .

Sin embargo, actualmente, además de los envases de PET, ya únicamente tienen relevancia económica las botellas de PC (botellas de leche en los EE. UU. y Australia) . No obstante, la cantidad de envases de PLA aumenta constantemente y se puede prever que en el futuro se produzcan ciclos de reciclaje significativos con este material. En este caso, estos materiales también se pueden procesar con este procedimiento de limpieza. Por regla general, hay que adaptar las temperaturas y los tiempos de permanencia al polímero.

Otro flujo de materiales que también existe en la actualidad y que se puede emplear para el envasado de alimentos lo forman el ámbito de las poliolefinas y los poliestirenos, y aquí en particular el HDPE (polietileno de alta densidad) , el PP (polipropileno) y el PS (poliestireno) . De estos materiales se crean cuerpos huecos o piezas de embutición profunda, en los que se envasan alimentos como la leche, el yogur, etc. Otro de sus usos son las bolsas de LDPE (polietileno de baja densidad) , parcialmente relleno con materiales de carga, en las que por ejemplo se envasa leche. Estos materiales están sometidos a menudo a una economía circular y el objetivo es volver a llevar estos materiales a las aplicaciones para alimentos. También en este caso, como ya se ha descrito arriba, es necesario lavar los envases y a continuación eliminar las posibles sustancias migratorias. El sistema de limpieza, como se ha descrito antes, se puede integrar como un sistema de limpieza adicional en una instalación de lavado convencional. Los productos de embutición profunda de PP y PS, como las tarrinas de yogur y las botellas de HDPE (botellas de leche en los EE. UU. y en Australia) y cada vez más y más botellas de PP, representan hoy en día los flujos de materiales más destacados.

En principio, existe la posibilidad de colocar dos o más recipientes de procesamiento en serie o dos o más recipientes de procesamiento en servicio en paralelo.

Puesto que no hay ningún acoplamiento directo entre el sistema de limpieza y los sistemas de extrusión, existen dos formas de realizar el proceso. Con estos sistemas se puede llevar a cabo un servicio continuo o un servicio discontinuo. La presente descripción se realiza a modo de ejemplo sobre la base de copos de PET; sin embargo, también es aplicable de la forma pertinente a todos los demás materiales cambiando las temperaturas y ciclos o bien los tiempos de espera.

Variante 1: Servicio continuo En un servicio continuo, los copos PCR se introducen a través de un sistema de esclusa (sistemas de válvula corredera, sistemas de esclusa de rueda celular, etc.) en un recipiente evacuado o por el que pasa un flujo de gas inerte. Mediante la energía mecánica aplicada, el material lentamente se calienta, se seca, se cristaliza y descontamina. La energía introducida se controla a través de la velocidad de rotación de las herramientas. Como elementos de retroinformación se utilizan sensores de temperatura dispuestos en el recipiente, los cuales miden la temperatura alcanzada. El material se extrae del recipiente de forma continua, estando previsto un tramo de transferencia que garantiza en caso de funcionamiento con vacío que el vacío se conserve dentro del recipiente. Los copos de PCR se desplazan lentamente de arriba abajo a través del recipiente y se calientan y descontaminan. Si es necesario, por ejemplo en el caso del poliéster, se puede aumentar la viscosidad. En caso de que se emplee un gas inerte, conviene desde el punto de vista económico emplear también un sistema de esclusa para mantener la pérdida de gas inerte lo más baja posible. Conviene desde el punto de vista económico que el gas se conduzca por un circuito y procesarlo nuevamente para su aplicación en el recipiente. En caso de que haya varias herramientas dispuestas unas sobre otras, el gas inerte se puede introducir en flujo transversal en cada nivel de herramientas o, en caso de que se desee una compensación de energía de abajo a arriba, introducirlo en el flujo de material a contracorriente.

Mediante la temperación de las herramientas, por ejemplo mediante herramientas de mezcla calefactadas, se puede influir adicionalmente en el material, si bien la temperación de las herramientas que pueden funcionar a distintos niveles, al menos en un nivel, se puede producir por separado en cada nivel. Para este fin, se introduce a través del árbol de accionamiento un agente de regulación de la temperatura. Se puede aplicar en serie en los distintos niveles de las herramientas, haciéndolo fluir en primer lugar en el nivel más bajo de herramientas. En general, se trata de conseguir un equilibrio térmico entre los niveles y, en la mayoría de los casos de aplicación, el nivel inferior de herramientas se enfría ligeramente. El agente calentado se lleva a los niveles superiores de herramientas y transfiere cierto calor al material, que ahí está más frío. En cada nivel, el flujo se aplica en las herramientas en paralelo, a fin de crear en... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la limpieza, pretratamiento o procesamiento de materiales polímeros, en particular de residuos de plástico en forma de copos, en el que, al menos en un recipiente colector, compresor de corte o reactor (1) , en particular bajo vacío o un gas inerte, bajo constante mezcla o movimiento y, dado el caso, trituración, manteniendo siempre la capacidad de corrimiento y el estado fragmentado, los materiales polímeros a tratar se calientan a una temperatura por debajo de la temperatura de fusión, preferentemente por encima de la temperatura de transición vítrea del material polímero, y con ello se cristalizan, secan y/o limpian o descontaminan al mismo tiempo, en particular en un solo paso, caracterizado por que los materiales polímeros calientes se enfrían a continuación, en particular a la temperatura ambiente, pudiéndose reintroducir la energía térmica emitida o liberada durante su refrigeración nuevamente al proceso en un punto anterior del mismo para el calentamiento directo o indirecto de los materiales polímeros.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que los materiales polímeros se someten antes de su tratamiento en el reactor (1) a un lavado, secado y/o precristalización previos.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que la energía térmica emitida o liberada durante el enfriamiento de los materiales polímeros se utiliza para el calentamiento directo o indirecto o bien inmediato o mediato de los, en particular aún sin tratar, materiales polímeros directamente en el reactor (1) o antes de la introducción de los materiales polímeros en el reactor (1) , preferentemente en el transcurso del lavado, del secado y/o de la cristalización.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones de la 1 a la 3, caracterizado por que el enfriamiento de los materiales polímeros se efectúa directamente en el reactor (1) y/o en un recipiente refrigerante (10) aparte conectado a continuación del reactor (1) , en particular bajo lenta agitación.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones de la 1 a la 4, caracterizado por que el enfriamiento de los materiales polímeros se realiza con gas inerte seco, con aire seco con un punto de rocío inferior a -10° C, preferentemente de -20° C, en particular de -40° C, o con aire normal con un punto de rocío por debajo de los 10° C, preferentemente de 5° C, en particular de 0° C.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones de la 1 a la 5, caracterizado por que el enfriamiento de los materiales polímeros, en particular bajo vacío, se produce mediante el contacto directo de los materiales polímeros con una pared del reactor (1) , del recipiente refrigerante (10) y/o un dispositivo de mezcla y de agitación (4, 4’) .

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones de la 1 a la 6, caracterizado por que el procedimiento se lleva a cabo de forma continua o discontinua o bien por lotes.

8. Disposición para la limpieza, pretratamiento o procesamiento de materiales polímeros, en particular de residuos de plástico en forma de copos, para la realización del procedimiento según una de las reivindicaciones de la 1 a la 7, que consta de:

-al menos un recipiente colector, compresor de corte o reactor (1) adecuado para la aplicación de un vacío y/o para el barrido con un gas inerte, con un dispositivo de mezcla y de agitación (4) y, dado el caso, un dispositivo de trituración para los materiales polímeros,

--dado el caso, al menos un dispositivo de lavado (20) , un dispositivo de secado (21) , un dispositivo de precristalización (21) y/o dispositivo de almacenamiento de los materiales polímeros anteconectado al reactor (1) ,

--medios para el calentamiento de los materiales polímeros en el reactor (1) , en particular a una temperatura por debajo de la temperatura de fusión, preferentemente por encima de la temperatura de transición vítrea, del material polímero,

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- medios o al menos un dispositivo para el enfriamiento (10) de los materiales polímeros calientes, --así como medios para recoger y transferir la energía térmica emitida o liberada durante su enfriamiento a un punto de la disposición antepuesto a los medios o a los dispositivos de enfriamiento (10) o a un dispositivo acoplado operativamente a este, para el calentamiento directo o indirecto o bien inmediato o mediato de los materiales polímeros, en particular en el dispositivo de lavado (20) , el dispositivo de secado (21) , el dispositivo de precristalización (21) , el dispositivo de almacenamiento y/o en el propio reactor (1) .

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9. Disposición según la reivindicación 8, caracterizada por que los medios o el dispositivo para el enfriamiento de los materiales polímeros calientes están conectados a continuación del reactor (1) y por que para ello está previsto preferentemente un recipiente refrigerante (10) aparte, preferentemente evacuable, que está conectado a continuación del reactor (1) en particular a través de un tornillo sinfín de descarga no compresor.