Procedimiento para la recirculación de polímeros no higroscópicos procedentes de envases plásticos rígidos alimentarios o post consumo industrial y sistema para llevar a cabo dicho procedimiento.

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un procedimiento para posibilitar la recirculación de polímeros no higroscópicos. El procedimiento de la invención permite que los envases plásticos rígidos, ya sean procedentes de residuos alimentarios o procedentes de post consumo industrial, puedan ser recirculados para introducirlos nuevamente en la cadena de uso de materiales y fabricar nuevos envases.

Para llevar a cabo el procedimiento de la invención se emplea, entre otros equipos que formar parte del sistema de la invención, un desgarrador para el triturado a baja velocidad de los envases plásticos rígidos, el cual se complementa con un tamiz que presenta una luz de un paso máximo 20 mm. El desgarrador evita la generación de altas temperaturas por trabajar a una velocidad de rotación de sus ejes de entre 20 y 40 rpm y provoca la separación de los plásticos rígidos contaminados en copos o flakes, manteniendo el contaminante en su superficie, evitando así la contaminación cruzada.

De forma complementaria, las balsas empleadas para las etapas de lavado por frotación, la eliminación de tintas por frotación y el enjuague por frotación presentan una configuración tal que provoca un elevado número de impactos de los copos o flakes que favorecen notablemente la materialización de los procesos perseguidos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Son conocidos en el estado del arte procedimientos para el reciclado de residuos plásticos. La problemática que surge con este tipo de materiales contaminados es que los residuos tratados no son aptos para su posterior uso en alimentación, al no haber una garantía absoluta de ausencia de contaminantes. En este sentido, son conocidos sistemas de lavado que se inician con trituradores de alta velocidad que trabajan a velocidades entre 400 y 1500 rpm para obtener copos o flakes de un tamaño entre 6 y 15 mm.

Posteriormente son sometidos a un primer prelavado donde se mezclan con agua caliente y reactivos químicos los cuales limpian los plásticos. Seguidamente, en estos procedimientos conocidos, el residuo es introducido en una balsa con un tornillo sin fin, donde por fricción se lava el plástico de posibles contaminantes.

Seguidamente, los residuos tratados son enjuagados en balsas densimétricas en las cuales, si hay varios tipos de materiales, estos son separados y posteriormente, pasan a un proceso de secado en centrifugas y seguidamente los plásticos pasan a ser granulados y listos para su utilización.

Cabe señalar que una de las grandes desventajas que genera el procedimiento detallado reside en que los trituradores de alta velocidad provocan la contaminación del plástico tratado debido a la fricción y altas temperaturas a las que son sometidos y que son generadas por las cuchillas de corte del triturador. Concretamente, los copos obtenidos en este procedimiento presentan contaminantes los cuales se encuentran embebidos en la propia estructura interna del copo, haciendo inviable su posterior recirculación para uso alimentario. Es decir, en el triturado de alta velocidad los contaminantes presentes en el plástico, como tintas impresas, restos de adhesivos u orgánicos, pueden ser transferidos con facilidad quedando presentes en la propia estructura interior de los copos obtenidos.

Por otro lado, en los procedimientos de lavado conocidos donde se emplean balsas en las que se inyecta aire, no se consigue un elevado número de impactos de los copos que provoque su frotación por lo que procesos como la descontaminación no alcanzan la eficiencia deseada manteniendo la viabilidad económica requerida.

En relación a otros procedimientos conocidos se cita el documento de patente núm. ES2448956T3 el cual divulga un procedimiento de acondicionamiento y detoxificación de un material termoplástico en el que se realiza el lavado y recirculación de plásticos, como por ejemplo el PET. En este ejemplo se cita el tratamiento de botellas de PET, de forma que en primer lugar se eliminan las etiquetas para después ser trituradas con molinos de alta velocidad. De esta molienda de alta velocidad se obtienen copos para su lavado y posteriormente se somete a procesos de descontaminación de alto vacío para eliminar los contaminantes que los copos hayan absorbido. Finalmente, los copos son extrusionados para obtener copos de PET limpios para consumo alimentario. Este procedimiento emplea el vacío para conseguir la eliminación de las impurezas presentes en el termoplástico, por lo que requiere la intervención de equipos que trabajan a elevadas presiones de trabajo, lo que supone la ejecución de un procedimiento más costoso económicamente y complicado de mantener.

Finalmente, cabe destacar que son conocidos desgarradores de baja velocidad cuyo uso se limita a una primera etapa de reducción de volumétrica sin que sean utilizados en un procedimiento de tratamiento para obtener copos que sean directamente tratados para su descontaminación, es decir para la eliminación de tintas y etiquetas impresas por frotación. Adicionalmente, también son conocidos procesos de lavado que utilizan medios abrasivos para la limpieza de los copos, generando residuos químicos que son altamente contaminantes y de mayor costo.

Por todo lo anterior, el solicitante de la presente patente detecta la necesidad de desarrollar un procedimiento que ofrezca una solución eficaz para la recirculación de polímeros no higroscópicos, y garantizando una materia resultante libre de contaminantes para su posterior uso en alimentación.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

El objeto de la invención concierne a un procedimiento de tratamiento donde se evita granular la materia procedente de los envases de plásticos rígidos hasta que dicha materia está totalmente libre de contaminantes. De esta forma, tal como quedará expuesto seguidamente, el triturado a alta velocidad para obtener un tamaño de copos de entre 5 y 8 mm se realiza en una de las últimas etapas del procedimiento desarrollado cuando está garantizada la completa ausencia de contaminantes.

Se trata de un procedimiento que permite obtener plásticos para su recirculación como materia de uso alimentario provenientes de polímeros no higroscópicos, a saber: polímeros fluorados de polietileno (PE), polipropileno (PP), poliestireno (PS), policloruro de vinilo (PVC) y fluoruro de polivin ilideno (PVDF).

Ventajosamente, el procedimiento desarrollado proporciona unos copos resultantes sin contaminantes que permiten su uso alimentario, impidiendo así la contaminación cruzada.

Con el fin de poder recircular el material obtenido y que vuelvan a poder formar el producto que anteriormente formaban es necesario que dicho producto resultante cuente con las certificaciones necesarias expedidas por la Autoridad Europea de seguridad alimentaria o por similares como la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE.UU. (U.S. Food & Drug Administration).

Así, el procedimiento desarrollado permite recircular la materia tratada, indiferentemente de la vía por la que sea captada, - ya sea por la vía de post consumo domiciliario en el contenedor especifico a tal efecto o recogida por el canal post consumo industrial, envases rígidos provenientes de destrucción de alimentos caducados o envases rígidos provenientes del rechazo de las plantas dedicadas a la producción de estos-.

Para ello, el procedimiento que se preconiza comprende las siguientes etapas:

- Alimentación con envases plásticos rígidos no higroscópicos,

- Triturado a baja velocidad empleando un desgarrador de cuatro ejes, donde la velocidad de los ejes se encuentra entre 20 y 40 rpm, sin generación de alta temperatura, obteniendo un tamaño de copos entre 6 y 20 mm,

- Centrifugado de los copos, empleando una centrifugadora de paletas para eliminar contaminantes orgánicos,

Lavado por frotación de los copos con agua de lavado a pH básico entre 10 y 14 y una temperatura de entre 50 y 130 ^e C, empleando una balsa con un tornillo sin fin que genera el transporte de los copos, el cual está provisto de una pluralidad de aletas perforadas que emergen del cuerpo central del propio tornillo sin fin generando la agitación y colisión de los copos entre sí y contra las aletas, y donde la balsa está en constate burbujeo por la inyección de aire.

- Eliminación de tintas por frotación de los copos con agua de lavado a pH básico entre 10 y 14 y un surfactante a una temperatura entre 50 y 130 ^e C, empleando una balsa con un tornillo sin fin que genera el transporte de los copos, el cual está provisto de una pluralidad de aletas perforadas que emergen del cuerpo central del propio tornillo sin fin generando la agitación y colisión de los copos entre sí y contra las aletas, y donde la balsa está en constate burbujeo por la inyección de aire.

- Enjuague por frotación de los copos con agua, empleando una balsa con un tornillo sin fin que genera el transporte de los copos, el cual está provisto de una pluralidad de aletas perforadas que emergen del cuerpo central del propio tornillo sin fin generando la agitación y colisión de los copos entre sí y contra las aletas, y donde la balsa está en constate burbujeo por la inyección de aire.

- Centrifugado de los copos empleando una centrifugadora de paletas para separar sólidos de líquidos,

- Secado de los copos empleando un tamiz cilindrico giratorio,

- Control de calidad mediante visión artificial y un dispositivo de rechazo que detecta y provoca la salida del procedimiento de aquellos copos que presentan un color diferente al establecido,

- Triturado de alta velocidad de los copos hasta un tamaño de entre 5 y 8 mm,

- Desinfección de los copos, preferentemente con agua ozonizada y lámparas de luz UV.

De los procedimientos detallados es necesario destacar el triturado a baja velocidad y las etapas en las que interviene la balsa provista de un tornillo sin fin y de aletas perforadas, es decir las etapas de lavado por frotación, eliminación de tintas por frotación y enjuague por frotación por considerarse las innovadoras no solo por los medios que emplea para su materialización, sino también por el orden en el que se realizan conforme al resto de etapas enunciadas.

En este sentido cabe señalar que con objeto de garantizar la permanencia de los contaminantes presentes en los envases plásticos rígidos únicamente en la superficie de los copos obtenidos durante el procedimiento desarrollado es necesaria la aplicación de un triturado a baja velocidad que impide la generación de altas temperaturas. Concretamente, se emplea en el triturado a baja velocidad un desgarrador cuyos ejes se mueven a una velocidad de entre 20 y 40 rpm y permiten la obtención de copos de material de entre 6 y 20 mm. Así, la etapa de triturado a baja velocidad genera la separación de los envases plásticos rígidos de forma que se obtienen copos en los que los contaminantes permanecen en su superficie.

Cabe señalar que los copos obtenidos de la etapa de triturado a baja velocidad presentan contaminantes e impurezas únicamente en su superficie y por tanto es viable la eliminación de dichos contaminantes e impurezas por frotación.

La ventaja que aporta el triturado a baja velocidad es un procedimiento más lento que otros conocidos que persiguen una gran velocidad de procesamiento.

Concretamente, los copos son sometidos a un flujo turbulento y a una enérgica colisión en las balsas de tratamiento que intervienen en las etapas de lavador por frotación, eliminación de tintas por frotación y enjuague por frotación, donde la mencionada frotación está provocada por los siguientes factores:

- La presencia de burbujeo constante proporcionado por la inyección de aire preferentemente desde el fondo y las paredes de la balsa que provoca un flujo turbulento para la agitación de los copos contenidos en la balsa. Para la inyección de aire se localizan unas boquillas en el fondo y paredes de la balsa.

La presencia de una pluralidad de aletas con perforaciones que emergen del cuerpo central del tornillo sin fin generando superficies u obstáculos donde los copos colisionan.

El movimiento del tornillo sin fin, el cual en su desplazamiento genera una turbulencia menor que la provocada por la turbulencia generada por el burbujeo constante al inyectar aire. La velocidad moderada del tornillo sin fin posibilita el impacto continuo de los copos sobre las aletas que emergen del cuerpo central del tornillo sin fin.

Por tanto, la propia agitación enérgica de los copos permite que los restos de etiquetas, papeles, adhesivos u compuestos orgánicos se desprendan de los copos permitiendo así un lavado a menor temperatura.

Cabe señalar que en la etapa de eliminación de tintas por frotación, el surfactante empleado es preferentemente el bromuro de hexadeciltñmetilamonio con una proporción en peso entre 0,05 y 6%.

Opcionalmente, y con el fin de asegurar un lavado completo de los copos es posible incluir tras la etapa de lavado por frotación y antes de la eliminación de tintas por frotación, un segundo lavado por frotación de los copos con agua, empleando una balsa con un tornillo sin fin que genera el transporte de los copos. Análogamente a lo expuesto anteriormente, el tornillo sin fin de la balsa está provisto de una pluralidad de aletas perforadas que emergen del cuerpo central del propio tornillo sin fin generando la agitación y colisión de los copos entre sí y contra las aletas, y donde la balsa está en constate burbujeo por la inyección de aire.

Por otro lado, cabe señalar que el tamiz cilindrico giratorio también es conocido bajo la denominación de trommel e incluye un motor de transmisión para proporcionar movimiento giratorio en continuo al tamiz cilindrico para el secado de los copos. Preferentemente, el secado en el tamiz cilindrico giratorio se produce por la salida de aire caliente a través de una conducción central perforada dispuesta en el interior del tamiz cilindrico giratorio.

Opcionalmente, el control de calidad mediante visión artificial y un dispositivo de rechazo está provisto de una mesa de vibración para facilitar la detección de copos de color diferente al establecido.

Respecto a la etapa de triturado de alta velocidad y la etapa de desinfección de los copos cabe resaltar que es necesario realizar ambas en una sala donde se mantenga la extracción continua de contaminantes para mantener unas condiciones de limpieza, lo que comúnmente es conocida como una sala blanca con el fin de garantizar el uso alimentario de los copos obtenidos.

También esta previsto de forma opcional que el procedimiento de la presente invención contemple la inclusión de una etapa final donde los copos obtenidos en la desinfección sean secados y fundidos para la obtención de pellets, los cuales son enfriados en una bañera de agua ozonizada y paletizados. De forma análoga a lo indicado anteriormente, las etapas de secado, fundido, enfriado y paletizado del material obtenido en el procedimiento deben ser realizadas en una sala donde se mantiene la extracción continua de contaminantes para mantener unas condiciones de limpieza. Por otra parte, en relación al sistema necesario para llevar a cabo el procedimiento de la invención es necesario indicar que dicho sistema comprende, al menos, los siguientes equipos:

- Un desgarrador para el triturado a baja velocidad el cual se complementa con un tamiz de luz de máximo 20 mm, donde el desgarrador se constituye por, al menos, cuatro ejes: dos exteriores y dos centrales, estando cada eje provisto de una pluralidad de cuchillas de garfio con escalones,

Una centrifuga de paletas,

- Una balsa dispuesta en la etapa de lavado por frotación la cual está provista de un tornillo sin fin y una pluralidad de aletas perforadas que emergen del cuerpo central del propio tornillo sin fin, y donde la balsa presenta una pluralidad de boquillas para la inyección de aire y generación de una corriente circular. Cabe destacar que la balsa, el tornillo sin fin y las aletas están constituidas por acero inoxidable de grado alimentario,

- Una balsa dispuesta en la etapa de eliminación de tintas por frotación la cual está provista de un tornillo sin fin y una pluralidad de aletas perforadas que emergen del cuerpo central del propio tornillo sin fin, y donde la balsa presenta una pluralidad de boquillas para la inyección de aire y estando la balsa, el tornillo sin fin y las aletas constituidas por acero inoxidable de grado alimentario,

- Una balsa dispuesta en la etapa de enjuague por frotación la cual está provista de un tornillo sin fin y una pluralidad de aletas perforadas que emergen del cuerpo central del propio tornillo sin fin, y donde la balsa presenta una pluralidad de boquillas para la inyección de aire y estando la balsa, el tornillo sin fin y las aletas constituidas por acero inoxidable de grado alimentario,

- Centrifuga con paletas

- Tamiz cilindrico giratorio para el secado

- Dispositivo de visión artificial vinculado a un dispositivo de rechazo,

- T rituradora de alta velocidad provista de cuchillas,

- Bañera de agua ozonizada y lámparas de luz UV para la desinfección.

La configuración del sistema descrito permite llevar a cabo un tratamiento en el que los ejes centrales del desgarrador giran en sentidos contrarios y encontrados, mientras que cada eje exterior del desgarrador gira en el mismo sentido que su adyacente eje central. Esta disposición tan novedosa en la aplicación de descontaminación y acondicionamiento de los envases plásticos rígidos permite obtener copos a la salida de la etapa de triturado a baja velocidad que presentan contaminantes únicamente dispuestos en su superficie, es decir sin que se produzca una transferencia al interior de los copos, posibilitando su posterior eliminación y evitando así la contaminación cruzada que evitaría su posterior uso alimentario como polímero no higroscópico.

Finalmente, cabe señalar que el procedimiento desarrollado y el sistema empleado para llevar a cabo dicho procedimiento para la recirculación de polímeros no higroscópicos se caracteriza porque los copos obtenidos solo serán triturados hasta tamaños de entre 5 y 8 mm únicamente al final del procedimiento mediante un triturado de alta velocidad.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de planos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

La figura 1 muestra una vista en perspectiva de un desgarrador para llevar a cabo el triturado a baja velocidad de acuerdo a una realización preferente de la invención.

La figura 2 muestra una vista frontal del desgarrador vinculado al tamiz representado en la figura anterior.

La figura 3 muestra una vista frontal en perspectiva del desgarrador vinculado al tamiz representado en la figura 1 .

La figura 4 muestra una vista en perspectiva de una balsa para llevar a cabo las etapas de lavado por frotación, eliminación de tintas por frotación y de enjuague por frotación, de acuerdo a una realización preferente de la invención. La figura 5 muestra una vista en sección de la balsa representada en la figura anterior.

La figura 6 muestra una vista en perspectiva del tornillo sin fin de la balsa representada en la figura 4.

La figura 7 muestra una vista lateral del tornillo sin fin de la balsa representada en la figura 6.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

Seguidamente se detalla una realización preferente de los equipos más novedosos que intervienen en el procedimiento de la presente invención con el fin de ofrecer una explicación detallada del sistema que interviene en la materialización del procedimiento de la invención.

En las figuras 1 , 2 y 3 se ¡lustra un desgarrador (1) para llevar a cabo el triturado a baja velocidad conforme a una realización preferente de la presente invención donde el desgarrador (1) está constituido preferentemente por cuatro ejes.

En las figuras reseñadas se observa la disposición en el desgarrador (1) de los cuatro ejes, diferenciando los dos ejes centrales (2) y los dos ejes exteriores (3) y su movimiento de rotación. En este sentido, los ejes centrales (2) del desgarrador (1) giran en sentidos contrarios y encontrados, mientras que cada eje exterior (3) gira en el mismo sentido que su adyacente eje central (2).

De esta forma, los dos ejes centrales (2) giran en direcciones opuestas y encontradas, desgarrando el material plástico rígido no higroscópico en la zona central localizada entre los dos ejes centrales (2), mientras que los dos ejes exteriores (3) del desgarrador (1 ) hacen la función de aproximar el material hacia los ejes centrales (2) para que sea desgarrado, además de recircular los copos que por su tamaño excesivo no atraviesan el tamiz (5).

Cada eje está provisto de una pluralidad de cuchillas de garfio con escalones (4). La acción de dichas cuchillas de garfio con escalones (4) provoca una mordida del material plástico rígido no higroscópico generada por cizalladura. Así, el material que queda localizado entre las cuchillas de garfio con escalones (4) de los ejes centrales (2) queda atrapado en los escalones o dientes de las cuchillas (4), siendo la rotación de los ejes centrales (2) en sentido contrario y a una velocidad de entre 20 y 40 rpm lo que produce la cortadura de los copos del tamaño esperado.

Tal como se observa en la figura 3, el tamiz (5) se incluye en el desgarrador (1) para recibir los copos que caen por gravedad al atravesar los dos ejes centrales (2), ya que las cuchillas de garfio con escalones (4) no son suficientes para alcanzar el tamaño requerido en el procedimiento. Así pues, los copos mayores que el tamaño de los orificios del tamiz (5) no pasan a su través y son recirculados por los ejes exteriores (3) para ser llevados a los ejes centrales (2) y ser sometidos de nuevo a la cortadura por cizalla hasta alcanzar el tamaño esperado que pase a través de las perforaciones del tamiz (5).

Por otro lado, las figuras 4 y 5 representan una balsa (6) para llevar a cabo las etapas de lavado por frotación, eliminación de tintas por frotación y de enjuague por frotación. La balsa (6) incluye un tornillo sin fin (7) y una pluralidad de aletas perforadas (8) que emergen del cuerpo central del propio tornillo sin fin (7).

De forma complementaria, la balsa (6) presenta una pluralidad de boquillas (9) para la inyección de aire preferentemente mediante aireación inferior y lateral ya que las boquillas (9) se encuentran dispuestas en el fondo de la balsa (6) y en sus paredes laterales. Así, la inyección de aire en la balsa (6) genera una corriente circular y turbulencias que favorecen la colisión de los copos. Por tanto, la inyección de aire en la balsa (6) de la etapa de lavado por frotación, la eliminación de tintas por frotación y el enjuague por frotación se realiza mediante aireación inferior y lateral.

Preferentemente, la balsa (6), el tornillo sin fin (7) y las aletas perforadas (8) se materializan en acero inoxidable de grado alimentario.

Así, las figuras 5 y 6 representan el tornillo sin fin (7) en el que con mayor claridad se observa la disposición de las aletas perforadas (8).

De forma opcional, cabe señalar que, durante el lavado por frotación, la eliminación de tintas por frotación y el enjuague por frotación tiene lugar una extracción de gases al estar las balsas (6) preferentemente cerradas herméticamente - tal como se observa en la figura 4 - generando la condensación de los gases extraídos para su introducción a la balsa (6) para evitar pérdidas por evaporación. Preferentemente, el agua de lavado empleada en la etapa de lavado por frotación y en la etapa de eliminación de tintas por frotación es recirculada pasando por un filtro para eliminar contaminantes.