Trata o presente relatório descritivo da patente de invenção de um inédito equipamento para reciclagem do nylon, existente em tecidos elásticos contendo elastano que é separado através de um processo de dissolução através do solvente DMF (Dimethylformamida).

Notadamente, trata-se de um equipamento com processo utilizado para recuperar o nylon ao seu estado puro sem modificar a estrutura molecular da Poliamida, para ser utilizado como nylon puro e ou plástico de engenharia recebendo adição de aditivos como fibra de vidro, talco e ou desformante exigidos no processo subsequente.

Equipamento este de concepção inovadora e dotado de importantes melhoramentos tecnológicos e funcionais, segundo os mais modernos conceitos de engenharia e de química, de acordo com as normas e especificações de procedimentos de segurança exigidas, revestindo-se de características próprias inexistentes no mercado de reciclagem, e dotadas com requisitos fundamentais de novidade e atividade inventiva incluso de preservação do meio ambiente, fazendo resultar uma série de reais e extraordinárias vantagens técnicas, práticas e económicas.

Nylon é um nome genérico para a família das poliamidas, sendo que o Nylon 6,6 foi sintetizada pelo químico chamado Wallace Hume Carothers em 1935 nos Estados Unidos e o Nylon 6 pouco depois por Paul Schlack na Alemanha . Foi a primeira fibra têxtil sintética produzida. Dos fios desses polímeros fabricam-se diversos produtos têxteis como o velcro, meias femininas, roupas íntimas, maios, biquinis, bermudas, shorts e outras roupas esportivas com características performáticas.

Outro uso do nylon também conhecido como plástico de engenharia pela resistência ao desgaste, tracionamento e flexibilidade dependendo sempre da necessidade de uso podendo ser usado com aditivos como a fibra de vidro para peças técnicas para toda a indústria da pesca, indústria automobilística, eletroeletrônica, engrenagens, rodízios, moveis entre varias outras utilizações. O nylon também é muito utilizado em funções nobres para realização de suturas em ferimentos, uma vez que é um material inerte ao organismo e não apresenta reação inflamatória como outros fios de sutura (ex: vicryl, cat-gut, seda, algodão).

O fio proveniente do nylon é semelhante ao fio que forma as teias da aranha e isto se deve a uma certa semelhança química entre o que seja o nylon e as proteínas. Os polímeros que genericamente são chamados de nylon são resultado da polimerização de ácidos dicarboxílicos alternadamente com diaminas, enquanto as proteínas são polímeros de aminoácidos.

O Nylon pode demorar 400 anos para se degradar, o que gera um grande passivo ambiental. Este processo permite o reaproveitamento do material, reduzindo os impactos ao meio ambiente e melhorando a cadeia produtiva.

O nylon é uma das fibras artificiais mais comuns., sendo obtido através de combinações de diaminas com ácidos dicarboxílicos. Processo de fabricação:

Nylon 6.6: são produzidos a partir de dois monomeros cloreto de adipoliantes com hexamethyleno diamida.

Nylon 6: são produzidos a partir de um tipo de monomero chamado Caprolactama.

Levando em consideração o longo tempo de degradação entendemos a urgência do desenvolvimento de um equipamento fechado e seguro para recuperar esta matéria prima tão nobre, adicionando valor a um resíduo sem valor e que tanto mal pode fazer ao meio ambiente se não descartado e ou reciclado da forma correta com um padrão de segurança testado.

Portanto, os principais objetivos da inovação tecnológica da presente patente são:

a) prover a indústria de um processo de reciclagem ou logística reversa industrial testado e funcional em circuito fechado, seguro e limpo para o meio ambiente e operadores;

b) beneficiar o meio ambiente por eliminação de um elemento nocivo e de difícil degradação colocando em risco inclusive a vida marinha em alguns casos;

c) gerar valor e reutilização do Nylon de forma nobre e diferenciada, a partir de um resíduo que seria descartado com riscos potenciais para o meio ambiente.

Nota: os números 6 e 6.6, referentes ao nylon, referem-se ao número de carbonos de cada um de seus constituintes

ROTEIRO DO PROCESSO INDUSTRIAL DE LOGÍSTICA REVERSA UTILIZADO PELO EQUIPAMENTO OBJETO DA PRESENTE

PATENTE

Resumidamente, busca-se através de um processo industrial, utilizando um solvente (DMF), obter um estado de pureza tal que possa levar o resíduo a ser reutilizado de forma como foi concebido e gerado quimicamente, e para tal, é necessário selecionar os resíduos separando os tecidos que contém fibras estranhas ao processo como algodão, polipropileno, poliésteres através de processos manuais e ou equipamentos de medição. Uma vez separados os elementos estranhos devemos separar os nylons 6 do 6,6 por avaliação de pontos de fusão , que tem características diversas para utilização final tanto a nível têxteis como a nível de Plásticos de Engenharia

O resíduo ou material a ser processado e já selecionado manualmente será dividido em lotes de Nylon 6 e/ou 6,6 sempre dependendo da capacidade de carga do porta material da máquina. Uma vez formados os lotes de materiais, eles são carregados no cesto porta material da máquina, sendo o circuito de processo fechado hermeticamente.

A seguir, o circuito hermético é monitorado de forma a obter um ambiente de trabalho isento de Oxigénio, através da introdução de Nitrogénio a um nível de pureza acima de 95% de forma autónoma e monitorada durante todo o processo para garantir que o nível de oxigénio nunca ultrapasse o de 8%.

A partir deste ponto, o solvente DMF

(Dimethylformamida) contido em um dos três reservatórios do equipamento, e aquecido pelo trocador de calor da máquina a uma temperatura de 90°C e introduzido no circuito de trabalho inundando o cesto porta material rotativo em uma proporção de 10/15 partes de solvente para cada 1 kg de resíduo num processo que pode durar até uma hora dependendo sempre da porcentagem de elastano e da densidade da malha do tecido em processo em nosso equipamento.

O solvente aquecido penetra nas fibras do resíduo e dissolve o elastano num processo gerado pela movimentação e rotação do porta-material criando as condições para a obtenção do nylon isento de elastano . O próprio solvente é utilizado como veículo de transporte do elastano dissolvido para o sistema de destilação. Este processo de "lavagem" do material através do solvente pode ocorrer em uma ou duas fases dependendo do estado de pureza requerido, e para garantir que todo o elastano contido na fibra seja retirado. Entre os dois processos a máquina é sempre drenada de todo o solvente que vai para tanques específicos para serem a seguir destilados.

A seguir, num processo de centrifugação rápida, a 500 RPM, retira-se todo o solvente ainda presente no resíduo que neste ponto já deverá ser constituído de Nylon puro e isento de todo o elastano.

Uma vez finalizado o processo de centrifugação, o nylon ainda deve passar por um processo de secagem feito através da introdução de ar quente que circula através do material movimentado dentro do cesto porta material rotativo.

Em paralelo com o processo de secagem, o solvente evaporado passa por um processo de condensação e é acumulado num tanque para ser a seguir destilado.

Em paralelo e durante o processo de eliminação do elastano no equipamento de lavagem e remoção do elastano, através do solvente, num segundo módulo chamado de destilagem, ocorre a filtragem, destilação e decantação do solvente.

Neste módulo de Destilação ocorre a separação de todas as impurezas geradas pelo processo e para que todo o elastano contido no tecido seja separado do solvente pela decantação e depositado no filtro do decantador de modo a que possa ser retirado de forma pastosa.

A seguir esta pasta vai para outro processo independente de destilação e prensagem para que todo o solvente seja recuperado e o elastano seja direcionado para uma nova utilização.

Uma vez o solvente destilado e isento de elastano e pronto para novo processo, este é depositado em um dos três tanques de solvente limpo para ser novamente utilizado no próximo ciclo do nosso equipamento.

O equipamento conta com três tanques para permitir que sempre existam dois tanques com solvente limpo e um terceiro, pronto para receber o solvente em processo que acaba de ser utilizado a ser destilado (a descrição do fluxo do processo é objeto de outra patente e a ilustração do equipamento a ser utilizado encontra-se em anexo e pode ser avaliado de forma mais detalhada),

Na sequência, o material gerado no equipamento objeto da presente patente, é processado em equipamento específico para ser compactado a fim de facilitar e aumentar a velocidade do processo de extrusão.

Uma vez compactado, o material é processado em extrusoras a quente (com 1 ou 2 parafusos) específicas para este processo, recebendo a adição de aditivos determinados pela utilização final à qual se destinam os grãos, denominados de "Chips", "Pellets" ou " Flakes".

Os aditivos são colocados na medida da necessidade do usuário final dos grãos para auxiliar em "performances" específicas como resistência, flexibilidade, tração, e auxiliar na desmoldagem.

Assim que os grãos são processados pela extrusora, são resfriados e secos e em seguida embalados hermeticamente para evitar a absorção de umidade pelo nylon altamente higroscópico.

Este material que pode ser puro e/ou com aditivos, poderá ser re-utilizado pela indústria automobilística, têxtil ou eletroeletrônica, decoração, equipamentos de movimentação ou para pesca, e enfim, para uma gama enorme de funções e objetivos.

Assim, retorna ao processo industrial de origem o Nylon do resíduo com enormes economias para a indústria, enfatizando que desta forma não seria necessário processar o petróleo, e geraria riqueza a partir de resíduos, beneficiando o meio ambiente pela retirada de resíduos de contaminação de longa duração além de gerar empregos para a indústria de transformação.

Em conclusão, o equipamento objeto da presente patente, dentro da visão de logística reversa, atende todas as expectativas e requisitos de inovação e/ou invenção, geração de riqueza, benefício ao meio ambiente, geração de empregos e implementa um processo único e inovador, não utilizado previamente pela indústria.

Assim o objetivo da presente patente é de transformar tecidos de nylon com elastano em nylon puro disponível para ser reutilizado em grãos como plástico de engenharia.

O equipamento é uma máquina usualmente utilizada para o tratamento e lavagem de roupas a seco utilizando um solvente conhecido como Perc.

Neste sentido, o equipamento é composto dos seguintes itens e detalhes:

A) Trabalhar num circuito fechado isento de Oxigénio a fim de possibilitar o uso de Solventes como Dimethylformamide, K4. Dowclean e outros com ponto de flamabilidade de 58°C;

B) Trabalhar com solventes a uma temperatura acima do nível de flamabilidade do solvente ou seja 90°C;

C) Modificar a estrutura da máquina para trabalhar numa relação de banho que pode chegar a 1 kg de produto para 20lts/solvente quando as máquinas atuais trabalham em 1 kg/4 Lts solvente em spray e não em Imersão;

D) Trabalhar com o Produto em imersão a fim de fazer com que o veiculo "solvente" possa ficar em contacto direto e abrir as fibras para retirar o elastano levando o mesmo para o destilador;

D) Triplicar a capacidade de destilagem pelo volume de silicone resultante no banho que pode chegar a 3% do volume de solvente;

E) Necessidade de trabalhar com um ou mais destiladores especiais em vácuo de grande capacidade a fim de possibilitar a redução de fervura do solvente que ao ambiente é de 170°C e no vácuo evapora a 100°C. Redimensionar os Destiladores de Vácuo a fim de possibilitar a purificação do solvente no mesmo prazo do ciclo de operação e descarregar o elastano resultante pelo fundo do destilador de forma manual ou automática;

F) Tanques adicionais de espera e movimentação de solvente a 90°C para evitar a precipitação do solvente;

G) Aumento das capacidades dos tanques função do aumento da relação de banho;

F) Utilizar 0'Rings, selos mecânicos, retentores e gaxetas em Teflon e outros materiais que resistem ao solvente , quando o usual é de utilizar o Viton, o qual não suporta este processo;

H) Gerador de Nitrogénio de grande capacidade com tanque de armazenagem de 1 ,5 M3 e controlador para monitorar pureza do Nitrogénio ao redor de 98% e concentração de Oxigénio no processo menor de 8%;

I) Sistema de aquecimento para possibilitar secagem e evaporação do solvente e resfriamento do ar para condensação do solvente, que circula internamente no circuito através de Schillers com freon e recuperação do solvente evaporado

O equipamento aqui proposto não é utilizado para tal finalidade, e nos dias de hoje e o refugo é utilizado de forma secundária ou depositado em lixões, de maneira que o presente equipamento vai gerar um processo de logística reversa levando o Nylon a ser novamente utilizado de forma pura na área industrial .evitando o processo de produção originado na cadeia de petróleo, criar empregos, aliviar os aterros sanitários, e gerar riqueza de um produto que seria descarte sem valor comercial.

Este equipamento é inédito, e o processo não está sendo utilizado nos dias de hoje em nenhum continente , conforme nossas pesquisas nas Américas, Europa e Ásia.

Não existe evidência em nossas pesquisas de que tenha sido pedida qualquer tipo de patente para processos semelhantes.

Assim, as vantagens de presente equipamento em relação ao que existe hoje são:

A) Geração de riqueza em um produto que iria para o aterro e ou uso secundário;

B) Geração de empregos pela inclusão social de um processo não existente, limpo e digno;

C) Eliminar o descarte do produto em aterros transformando o em matéria-prima nobre para o reuso;

D) Evitar a necessidade de utilização da cadeia Química e do petróleo reduzindo custos e contaminações;

Eventualmente podem existir variações construtivas para o equipamento que pode ser rotativo e ou estático, para possibilitar o processo mas os princípios relevantes permanecem ou seja:

a) Processo em circuito fechado e com Nitrogénio e oxigénio controlados

b) Introdução do Nitrogénio para garantir a neutralidade e segurança do processo com controle do oxigénio no processo

c) Aquecimento do Solvente

d) Recuperação do Solvente por meio de Destilação a vácuo .

Basicamente a máquina é composta de quatro módulos:

1 ) um módulo com circuito fechado de lavagem extração, secagem do produto de nylon e condensação do solvente utilizado no circuito a 90°C;

2) um módulo de alta capacidade de geração e inserção de Nitrogénio no circuito a uma pureza ao redor de 98%, controle de qualidade do Nitrogénio e monitoramento do volume de oxigénio residual nunca acima de 8%;

3) um módulo de alta capacidade de destilação do solvente vindo do processo, a ser utilizado no próximo ciclo, eliminando o elastano que será ser utilizado em outro processo;

4) um módulo contendo os tanques de solvente limpo a ser utilizado no novo ciclo, o solvente contaminado a ser processado pelo destilador, o tanque contendo 1500Lts/Nitrogênio

5) alimentação de vapor, ar comprimido e energia elétrica para alimentar o gerador de Nitrogénio, o destilador, o trocador de calor, assim como motores e controladores

Para complementar a presente descrição, de modo a obter uma melhor compreensão das características da presente patente, e de acordo com uma preferencial realização prática da mesma, acompanha a descrição, em anexo, um conjunto de desenhos, onde de maneira exemplificada embora não limitativa, se representa o seguinte:

A figura 1 representa a vista lateral do módulo de lavagem do equipamento para reciclagem de nylon objeto da presente patente;

A figura 2 representa a vista da parte traseira do módulo de lavagem do equipamento para reciclagem de nylon objeto da presente patente;

A figura 3 representa a vista em planta do equipamento para reciclagem de nylon objeto da presente patente;

A figura 4 representa a vista frontal do equipamento para reciclagem de nylon objeto da presente patente.

De acordo com as figuras acima mencionadas, e em seus pormenores, o equipamento para reciclagem de nylon contido em tecido pela extração do silicone objeto da presente patente é constituído de tanques de trabalho (1 ) de formato cilíndrico colocados de forma horizontal um sobre o outro contendo cada um respectivamente solvente para extração do elastano e solvente para limpeza final do elastano, equipados com tampa frontal removível, duas aberturas de manutenção removíveis, na frente e atrás, providos de dupla câmara para aquecimento por vapor através de uma serpentina ou vapor indireto, isolamento térmico, vidros de inspeção, controles de nível de temperatura do solvente.

A estrutura (2) de suporte do cesto porta material é equipada com a parte traseira removível para colocação do cesto, manga de conexão de modo a possibilitar a passagem do ar sem aumentar a quantidade de solvente em circulação, sistema de manga standard para entrada de ar de secagem, sistema central de descarga de solvente, sistema de visualização do cesto através de um vidro, isolamento térmico, porta de alimentação com sistema de insuflamento de ar e armação de suporte.

O porta material rotativo (3) é composto por material perfurado com aletas de reforço, equipado com uma manta com furos, setores perfurados que serão cobertos com uma rede filtro de furos, presas abaixo dos reforços, com proteção flexível para evitar a saída de pedaços de tecido saírem do cesto porta material para o fluxo do solvente, eixo de transmissão pinado de forma a evitar qualquer movimento.

O sistema de suporte e transmissão (4) é composto por um sistema de caixa de rolamentos com transmissão por correias, rolamentos de esferas, selos mecânicos e vedações de Teflon e matérias especiais para evitar ataque do DMF, lubrificação automática constante, polias dentadas e motor com velocidade controlada por variador de frequência (Inversor).

As bombas de solvente (5) são compostas por bomba de circulação para transferência de solvente equipadas com válvulas pneumáticas especiais para solventes, pré-filtros em paralelo bem como válvulas manuais para mudança de fluxo de solvente.

O aquecimento do solvente (6) é compreendido por um trocador de calor a vapor (indireto) inserido dentro do circuito com a bomba de circulação predisposto para manter a temperatura ideal durante todo o processo, bem como é equipado com controle de temperatura, calculado para um aumento de temperatura adequada a toda quantidade de solvente no circuito.

O sistema de insuflamento de ar (7) é composto por Schillers com serpentinas para aquecimento e resfriamento do ar durante o processo, equipado com sistema de alta sucção de ar previsto para evitar aumentar o volume de solvente no circuito, ventiladores com motor acionado por inverter, filtro de ar metálico, sistema de schiller com freon para resfriamento através das serpentinas de condensação (Válvulas de expansão duplas), bem como para o pré aquecimento das serpentinas de aquecimento do ar e sistemas de controle de temperatura.

O sistema de Resfriamento para condensação (8) compreende um sistema refrigerador de freon para o abastecimento das serpentinas, sendo equipado com compressor Maneurop, isolamento acústico e térmico, condensador de água, aeroquip em todas as serpentinas, componentes de acessório, ou seja: válvulas, manómetros, pressostatos etc.

O tanque de espera (9) é circular e é posicionado de forma horizontal mediante dois destiladores para receber o solvente a ser destilado, é equipado com frente completamente removível, duas aberturas de manutenção (frontal e traseira), câmara dupla para aquecimento indireto de vapor, isolamento térmico, agitador do tipo lâmina, inspeção com vista de vidro, controles de nível e temperatura.

O grupo de vácuo (10) tem sistema para gerar o vapor em destilação ate 50 mbar, sendo equipado com bombas de vapor tipo lâmina, dois condensadores freon para pré-refrigeração de ar, filtro de impurezas, condensador freon para descarga de ar.

O sistema de resfriamento para grupo de vácuo (1 1 ) tem refrigeração por freon para o abastecimento dos condensadores do grupo de vácuo, sendo equipado com compressores Maneurop, isolamento acústico e térmico, condensador de água, aeroquip em todas os condensadores, componentes de acessório, ou seja: válvulas, manómetros, pressostatos etc.

Os destiladores (12) são circulares paralelos posicionados de forma horizontal lado a lado para separar o solvente do silicone removido, equipados com frente completamente removível, duas aberturas de manutenção (frontal e traseira), câmara dupla para aquecimento indireto de vapor, isolamento térmico, inspeção com vista de vidro e controles de nível e temperatura.

Os condensadores Destiladores (13) tem resfriadores dos vapores solventes originários dos destiladores para tê-los novamente no estado líquido, e são equipados com bobina de água, válvula termostática para economia de água, controles de temperatura.

Os tanques de recuperação de condensado (14) tem recipientes de armazenamento vertical para solvente condensado originário da destilação a vácuo e destinado aos tanques, sendo equipados com inspeção com vista de vidro, controle de nível.

A caixa de conexão elétrica - módulo de limpeza / secagem (15) contém todos os componentes elétricos para execução instalada na placa de montagem e com todos os cabos nos respectivos canais, sendo montada de forma vertical, com componentes eletro-mecânicos para controle/proteção, sendo o controle de processo de responsabilidade do programador eletrônico touch screen com a possibilidade de ciclos automáticos diferentes.

A caixa de conexão elétrica - módulo de destilação (16) contém todos os componentes elétricos para execução instalada na placa de montagem e com todos os cabos nos respectivos canais, sendo montada de forma vertical, com componentes eletro-mecânicos para controle/proteção, sendo o controle de todo o processo é de responsabilidade da PLC.

Os tanques de vazamento de solvente (17) são para o caso de vazamento acidental de solvente, o gerador de nitrogénio (18) não possui compressor de ar, o tanque de armazenamento de nitrogénio ( 9) tem capacidade adequada.

O conjunto (20) controlador e medidor de limite de oxigénio em 8% contínuo, controlador da pureza do Nitrogénio ao redor de 98% no Processo monitoram e verificam continuamente a quantidade de oxigénio presente no processo e no tanque de armazenamento de nitrogénio, dessa maneira monitorando o processo permitindo sua evolução o insuflando nitrogénio no circuito, sendo que as verificações são de alarme de 8%: quantidade de alta oxigénio, 7% do limite para inertização automática, alarme de 5% (no tanque de nitrogénio): pureza de nitrogénio não suficiente.

Não se tem conhecimento de equipamento para reciclagem de nylon algum que reúna conjuntamente, todas as características construtivas e funcionais acima relatadas, e que direta ou indiretamente, é ou foi tão efetivo quanto o equipamento objeto da presente patente.

Tendo sido descrita e ilustrada a presente invenção, é para ser compreendido que a mesma pode sofrer inúmeras modificações e variações em sua forma de realização, desde que tais modificações e variações não se afastem a partir do espírito e escopo da invenção, tal como definido no quadro reivindicatório.