SISTEMA DE TRANSFORMACIÓN DE PELÍCULAS DE POLÍMEROS PLÁSTICOS Y DE PAPELES CON Y SIN ADHESIVOS Y SILICONAS A COMPUESTOS

PLÁSTICOS POR MEDIO DE UNA MÁQUINA VÓRTEX

1 - CAMPO TÉCNICO

Esta invención está relacionada con la industria de artes gráficas, específicamente con las películas plásticas (polipropileno, poliéster, polietileno) y papeles, con y sin aplicaciones de adhesivos (emulsiones acrflicas) y respaldos con y sin silicona. En particular, se trata de un sistema de aleación de la celulosa presente en el papel con los polímeros plásticos, para la obtención de pellets por medio de procesos de extrusión.

El problema que se presenta hoy en día consiste en que los polímeros utilizados por las industrias de artes gráficas no son reciclados por no conocerse un método apropiado para ello, causando sobrecostos para las empresas productoras y afectando el medio ambiente.

i 2 - ESTADO DE LA TÉCNICA

El problema de los desechos de películas plásticas autoadhesivas es que hasta la fecha no existe un método adecuado para reciclarlos; igualmente no existen métodos adecuados para reciclar papeles siliconados y con adhesivo, siendo todos éstos subproductos de las industrias de artes gráficas. En otras palabras, la única manera de disponer dicho material es vertiéndolo en rellenos sanitarios, con consecuencias desfavorables para el medio ambiente.

Por otra parte, en el caso de papeles con aplicación de silicona y adhesivo, el problema de su reciclaje se resuelve en el estado de la técnica de las siguientes maneras:

- Los papeles siliconados se reciclan en procesos de producción de cartones, nuevos papeles y materiales de empaque como por ejemplo bandejas para huevos y en general sustitutos del poliestireno expandido en el embalaje de equipos eléctricos y electrónicos.

- En el caso del reciclaje de papeles siliconados para producir nuevos papeles, se ha encontrado que la fibra es corta y su contenido de fibra es pobre, razón por la cual se hace necesario adicionar fibra de otras fuentes incluso primarias.

- Por otro lado, los papeles siliconados se utilizan una segunda vez generalmente como material de embalaje, sin ser este un método de reciclaje muy adecuado, sino más bien una manera de aprovechamiento de los mismos. Dicho método consiste en ubicar los papeles siliconados y autoadhesivos en una hidro despulpadora, la cual los erosiona y amalgama. El material así obtenido es vertido en moldes, prensado y expuesto a temperaturas en hornos de secado. Este sistema presenta muchas desventajas. En primer lugar la cantidad de agua necesaria para el sistema es alta, además esta agua, aunque puede ser utilizada en más de un ciclo, llega a un punto en el que por la presencia de químicos y de grumos ya no es utilizable. Adicionalmente, el filtrado y tratamiento de las aguas genera costos posteriores. Igualmente, los papeles autoadhesivos generan residuos sólidos que deberán verterse en rellenos sanitarios y que no son de por sí reciclables. En otras palabras, aunque se recupera parcialmente el producto, el costo y los vertimientos generados son altos.

- Los papeles con adhesivo por sí solos presentan inconvenientes para su reciclado. Muchas empresas han intentado extraerles el adhesivo, pero estos sistemas no son viables ya que son extremadamente costosos y producen una mínima cantidad recuperable, debido a que se deterioran las fibras con los químicos adicionados para la extracción del adhesivo.

- En lo que respecta al poliéster, hay que distinguir entre poliéster sin adhesivos y sin siliconas por un lado, el cual hoy en día se recicla en las industrias textiles y en las industrias de maderas plásticas; y poliéster con adhesivos y con siliconas por el otro, el cual actualmente no se recicla por falta de un método adecuado para ello.

El sistema de transformación de películas de polímeros plásticos y de papeles con y sin adhesivos y siliconas a compuestos plásticos supera todos estos pasados intentos, ya que permite reciclar los excedentes de polipropileno autoadhesivo con respaldo, con o sin impresión, superando de tal manera ostensiblemente el estado actual de la técnica.

- Respecto al reciclaje de papeles siliconados, el sistema de transformación de películas de polímeros plásticos y de papeles con y sin adhesivos y siliconas a compuestos plásticos no se sirve en ningún momento de agentes químicos, utilizándose un método físico, por lo que tiene un impacto ambiental positivo.

Adicionalmente, el sistema de transformación de películas de polímeros plásticos y de papeles con y sin adhesivos y siliconas a compuestos plásticos no causa ningún daño en el material objeto de tratamiento, razón por la cual no se disminuye su porcentaje de reciclabilidad. En lo que respecta al uso del papel siliconado como material de embalaje, el sistema de transformación de películas de polímeros plásticos y de papeles con y sin adhesivos y siliconas a compuestos plásticos presenta la ventaja evidente de ser un sistema para reciclar el material, convertirlo en otros productos nuevos, diferente a aprovecharlo como una especie de empaque.

Respecto al sistema de reciclaje del papel siliconado junto con el papel autoadhesivo, el sistema de transformación de películas de polímeros plásticos y de papeles con y sin adhesivos y siliconas a compuestos plásticos es un ciclo cerrado: únicamente se utiliza agua para refrigeración y ésta no entra en contacto directo con los materiales. De esta manera, el agua empleada no se contamina y se puede recircular. Adicionalmente, el sistema de transformación de películas de polímeros plásticos y de papeles con y sin adhesivos y siliconas a compuestos plásticos no produce desechos, todo el producido es utilizable, incluso los productos que no cumplan con los estándares de calidad, se pueden reprocesar y por ende al final de su vida útil se pueden reincorporar al mismo proceso, sin degenerarse ni perderse las virtudes de su primer ciclo, el sistema garantiza que no hay ninguna pérdida de material.

Respecto a los sistemas de reciclaje de papel adhesivo, el sistema de transformación de películas de polímeros plásticos y de papeles con y sin adhesivos y siliconas a compuestos plásticos presenta la ventaja de hacerlo posible con costos inferiores y sin afectar ni dañar las fibras, las cuales son totalmente reutilizadas.

- Respecto al poliéster, el sistema de transformación de películas de polímeros plásticos y de papeles con y sin adhesivos y siliconas a compuestos plásticos presenta la ventaja de permitir reciclar el poliéster cuando tiene adhesivos y cuando tiene siliconas, constituyendo un avance notable en el estado de la técnica.

En resumen, el sistema de transformación de películas de polímeros plásticos y de papeles con y sin adhesivos y siliconas a compuestos plásticos presenta la gran ventaja respecto al estado de la técnica desarrollado, de permitir reciclar materiales heterogéneos bajo un único esquema, que actualmente, si se reciclan, requieren de procesos de reciclaje distintos, como el poliéster, el polipropileno y el papel, independientemente de que tengan adhesivo, silicona u otras sustancias químicas.

3 - DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

FIGURA 1

Vista isométrica de la máquina vértex.

FIGURA 2

Vista isométrica del eje con cuchillas de la máquina vértex. FIGURA 3

Vista isométrica de una cuchilla superior o genérica.

FIGURA 4

Vista isométrica de una cuchilla inferior

FIGURA 5

Vista lateral y cortada de la máquina vértex.

FIGURA 6

Vista superior y cortada de la máquina vértex.

4 - DESCRIPCIÓN DE LA PATENTE

El sistema de transformación de películas de polímeros plásticos y de papeles con y sin adhesivos y siliconas a compuestos plásticos se compone de varias fases entre las cuales es importante resaltar la presencia de una máquina picadora de efecto vórtex.

En primer lugar, se procede a separar los plásticos de los papeles, de manera tal que con este método el proceso de los unos y de los otros es independiente y no se trituran juntos. En efecto, posterior a dicha separación, los materiales así obtenidos se insertan separadamente en una picadora, picando primero el plástico y luego el papel. Picando los materiales por separado se obtienen pedazos de dimensión pequeña para ambos materiales.

Los pedazos desmenuzados de papel así obtenidos enfrentan un nuevo proceso en una picadora de efecto vortex (FIGURA 1). Dicha picadora se compone por un cuerpo principal de forma cilindrica (FIGURA 1 - A) de una altura variable entre 1,30 metros y 1,70 metros, preferiblemente 1,50 metros, y un diámetro entre 40 centímetros y 60 centímetros, preferiblemente 50 centímetros. Dicho cuerpo principal reposa sobre un soporte (FIGURA 1 - B), el cual, además de sostener el peso del cuerpo principal, sostiene también el motor trifásico de alta rotación con entre 25 y 30 caballos de fuerza (FIGURA 1 - C), cuya cabeza está encajada en el soporte y el cual se ubica en el extremo inferior del cuerpo principal. En el extremo superior del cuerpo principal y en una posición lateral, se ubica la tolva (FGURA 1 - D) a través de la cual se insertan los papeles desmenuzados. La altura total, incluyendo el soporte y la tolva, viene a ser entre 2,20 metros y 2,70 metros, preferiblemente 2,40 metros.

La tolva (FIGURA 1 - D) es de acción selladora para prevenir el escape de partículas de papel, a través de una lámina corrediza (FIGURA 1 - O), la cual se encuentra en la base de la tolva, donde ésta se une con el cuerpo principal. Al interior del cuerpo principal se encuentra un eje central (FIGURA 2 - E) a lo largo del cual se encuentra una serie de 14 cuchillas de acero templado, con un espesor no superior a los 5 milímetros (FIGURA 2 - F). El eje central tiene una altura de aproximadamente 1.70 centímetros y un diámetro de 4 pulgadas. Las cuchillas encajan la una con la otra por medio de pestañas hembra y macho, para no entrelazarse. Para poder fijar las cuchillas al eje y evitar que se giren, tanto el eje como cada cuchilla posee un canal de 0.3 centímetros de profundidad, en el cual se inserta una cuña de acero de 0.6 centímetros, la cual asegura cada cuchilla al eje. Adicionalmente, las cuchillas número 1 y 14 son aseguradas por medio de un tornillo prisionero de lOmm por 0.5 pulgadas de largo, ubicado al exterior de la base de la cuchilla.

Entre cada una de las cuchillas hay una distancia de 8 centímetros; se diferencian las tres cuchillas inferiores (FIGURA 3) de las cuchillas superiores (FIGURA 4). En efecto, las cuchillas superiores tienen una longitud de 98 centímetros, y la forma de un rombo alargado, cuyas puntas externas (FIGURA 4 - L) están cortadas, ubicándose en el centro de dicho rombo, a distancia equidistante de las extremidades, la cavidad que recibe el sistema de acople de las cuchillas con el eje central (FIGURA 4 - M). Las cuchillas inferiores que tienen una longitud de 85 centímetros y se componen por dos rectángulos planos los cuales se sellan al eje de soporte de las cuchillas generando ángulos opuestos con una inclinación calculada que genera un ángulo de 22.5 grados respecto a la superficie (FIGURA 3 - N). Las cuchillas inferiores son más cortas para permitir mayor rotación del material. En efecto, ya que las cuchillas superiores están separadas de las paredes internas del cuerpo principal sólo por una pulgada de distancia, de repetirse este esquema a lo largo de todo el cuerpo principal el material se pegaría de las paredes internas y no saldría al exterior. Las cuchillas inferiores, siendo más cortas, permiten que el papel caiga por gravedad. Adicionalmente, el ángulo de las cuchillas inferiores permite que, al caer el papel desmenuzado, éste sea nuevamente impulsado hacia las cuchillas superiores, de manera que obtiene un material que finalmente estará muy pulverizado.

El eje está conectado al cuerpo principal por un sistema de poleas (FIGURA 5 - H) y chumaceras (FIGURA 1 - I, FIGURA 5 - 1) girando a alrededor de 6.000 a 7.000 revoluciones por minuto.

El cuerpo principal consta de dos cuerpos cilindricos, el uno incluye el otro, generando así un espacio (FIGURA 1 - J, FIGURA 6 - J) en el cual se dispone una serpentina o espiral de 2.5 cm de diámetro la cual conduce agua, permitiendo la entrada de agua fría en la parte superior la cual sale más tibia en la parte inferior. El circuito es cerrado, la espiral se conecta a una torre de enfriamiento, gracias a la cual el agua tibia vuelve nuevamente a la parte superior del cuerpo principal fría. De esta manera se mantiene la temperatura interna de la máquina entre 5 y 8 grados centígrados de manera constante, evitando que la fibra de papel durante su extracción pueda quemarse debido a la alta rotación y fricción. Por medio de esta máquina, la pulpa del papel se obtiene en aproximados 2 minutos.

Esta máquina presenta la ventaja, respecto a las que se encuentran en el estado de la técnica, que la fibra se extrae sin ser dañada, completamente seca y de manera desmenuzada. Esto ahorra las dos fases necesarias hoy en día en el estado de la técnica para obtener una pelusa similar, puesto que los pedazos de papel al salir desmenuzados tienen dimensiones que requieren una operación posterior de bañado en agua, lo cual se ahorra por medio de este proceso, disminuyendo así costos y tiempo. Adicionalmente, así la calidad del producto final se ve beneficiada, ya que permite mejor homogenización en la formación de los amalgamas.

La pelusa así obtenida es expulsada por la máquina a través del embudo de evacuación (FIGURA 1 - K, FIGURA 6 - ).

Posteriormente se procede a hacer las mezclas de cantidades de celulosa así obtenidas con los polímeros obtenidos con la primera máquina picadora. Dichos materiales se mezclan en proporciones variables según las especificaciones del producto final y se mezclan en un tonel activado con un movimiento giratorio. Se obtiene así un material mezclado.

La siguiente etapa consiste en introducir esta mezcla en una extrusora con tolva de alimentación forzada ya que el material es liviano. Aquí el material se homogeniza tomando estado líquido/gelatinoso a lo largo del tornillo de extrusión y las distintas zonas de temperatura, el material es así direccionado en orientación a la boquilla, y al entrar en ella fragua para posteriormente ser cortado al salir por la boquilla en forma de pellets cilindricos de lcm de espesor por 2cms de longitud.

El sistema de transformación de películas de polímeros plásticos y de papeles con y sin adhesivos y siliconas a compuestos plásticos es simple de operar, con costos de operación sensiblemente reducidos, ya que además de permitir un reciclaje total, sin producción de excedentes, el agua se utiliza en un ciclo cerrado, por lo tanto no contaminándola ni generando un derroche de la misma. Cabe resaltar además, que el sobrecosto que le generaban a las empresas los excedentes, gracias al sistema de transformación de películas de polímeros plásticos y de papeles con y sin adhesivos y siliconas a compuestos plásticos se convierte en una ganancia de imagen y economía.