ES2210271T3 - Identificacion de plasticos. - Google Patents

Abstract

PARA IDENTIFICADOR MATERIALES PLASTICOS USANDO UN SISTEMA DE IDENTIFICACION TRIBOELECTRICO, UN DISPOSITIVO (10) TIENE CABEZAS DETECTORAS (14, 16, 18). LA, O AL MENOS UNA DE LAS CABEZAS DETECTORAS, TIENE UNA SUPERFICIE (30) DE MATERIAL DE PLASTICO QUE PUEDE FROTARSE CONTRA LA MUESTRA. LA SUPERFICIE DEL MATERIAL DE PLASTICO ESTA ELLA MISMA EN CONTACTO CON UN SOPORTE (34) DE UN MATERIAL ELECTRICAMENTE CONDUCIDO QUE NO SE PONE EN CONTACTO DIRECTO CON LA SUPERFICIE DE LA MUESTRA. CUANDO LAS SUPERFICIES DEL PLASTICO DE LA CABEZA DETECTORA SE FROTA CONTRA UNA MUESTRA, SE CREA UNA CARGA SOBRE EL SOPORTE CONDUCTOR QUE SE MIDE PARA PRODUCIR UNA SALIDA INDICATIVA DE LA NATURALEZA DE LA MUESTRA.

Description

Identificación de plásticos.

Esta invención se refiere a un dispositivo para identificar diferentes materiales plásticos. El dispositivo es particularmente (pero no de modo exclusivo) adecuado para usar en la separación de componentes plásticos en grupos químicamente similares, como primera etapa en, por ejemplo, el reciclado de los materiales plásticos. En esta memoria descriptiva, el término "plásticos" incluye materiales tanto termoplásticos como termoendurecibles, ya sea en forma de material sólido o espumado, e incluye, también, cauchos naturales y sintéticos, y cualquier material compuesto que sea una composición de cualquiera de estos materiales. La invención es aplicable, también, a materiales de este tipo que contengan aditivos (plásticos o no plásticos).

Nuestra Solicitud de Patente Internacional nº WO 94/17402, publicada el 4 de agosto de 1994, describe y reivindica un método y un aparato para identificar diferentes materiales plásticos frotando diferentes materiales de referencia contra la muestra a identificar, a fin de crear cargas electrostáticas que son, entonces, tratadas mediante un circuito lógico para identificar la naturaleza de la muestra.

La presente invención proporciona un dispositivo mejorado para usar con el método de esa primera invención.

Según la presente invención, se proporciona un dispositivo para identificar materiales plásticos, comprendiendo el dispositivo, al menos, una cabeza de detección, que puede cargarse electrostáticamente, montada en un alojamiento de tal modo que la cabeza pueda frotarse contra una muestra de material plástico sin identificar, caracterizado porque al menos una cabeza de detección tiene una superficie de material plástico que puede frotarse contra la muestra, estando la propia superficie de material plástico asegurada en un soporte de material conductor de la electricidad que no entra en contacto directo con la superficie de la muestra, estando el soporte conductor conectado a medios para medir la polaridad de la carga inducida en el soporte, en el que tal cabeza de detección está montada de modo elástico en el alojamiento, de modo que cuando se apriete contra la muestra, la montura elástica se comprima.

La superficie de material plástico es proporcionada, de modo preferible, por una capa de material plástico que tenga un espesor entre 0,5 y 2 mm. Se prefiere un espesor de 1 mm. El material conductor de la electricidad que soporta la superficie plástica puede ser un metal, por ejemplo latón.

Preferiblemente, el dispositivo es en forma de unidad portátil de bolsillo que no requiere conexiones exteriores para alimentación ni equipos de manipulación de datos exteriores, aunque está dentro del ámbito de la invención, en sus términos más amplios, que puedan realizarse tales conexiones. De modo preferido, el alojamiento incluye tanto los medios de medición de polaridad como la fuente de alimentación para hacer funcionar los medios de medición, y un indicador montado en el alojamiento.

El operador puede, por lo tanto, frotar la cabeza o cabezas de detección contra la muestra y, a continuación, ver, a partir del indicador del alojamiento, la identidad de la muestra que se comprueba.

La cabeza o cabezas pueden fijarse en el alojamiento de modo que el frotamiento de las cabezas contra la muestra se lleve a la práctica realizando un movimiento relativo entre el dispositivo y la muestra. De modo alternativo, sin embargo, el dispositivo puede incluir un motor para hacer girar la cabeza o cabezas de detección contra la muestra, o puede ser un accionamiento mecánico que haga que la cabeza o cabezas sean movidas contra la muestra cuando un brazo o cubierta del extremo del alojamiento del dispositivo se desplace al empujarse el dispositivo contra la muestra.

En una realización hay solamente una cabeza de detección, y esta realización es útil para distinguir entre dos materiales plásticos diferentes. Por ejemplo, si se conoce que una cierta cantidad de material a reciclar es de tipo A o de tipo B, entonces, puede usarse un dispositivo con una sola cabeza de detección para separar el material en los dos tipos.

En otra realización preferida hay tres cabezas de detección, siendo una de metal y teniendo las otras dos superficies de material plástico, teniendo ambas cabezas materiales plásticos diferentes.

Los materiales de las tres cabezas de detección pueden ser latón, poli(metacrilato de metilo) y poli(cloruro de vinilo). Esta combinación de cabezas permite la identificación y separación de poliamida-polipropileno-ABS-polietileno.

Cuando las cabezas de detección están montadas en el dispositivo de modo que el dispositivo tenga que ser movido con respecto a la muestra para tomar una lectura, entonces las cabezas pueden montarse de modo elástico, por ejemplo cargarse elásticamente, de modo que cuando se apriete el alojamiento contra la muestra, se asegure el contacto simultáneo de todas las cabezas.

La invención se describirá adicionalmente a continuación, a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 es una vista, en perspectiva, de un dispositivo de acuerdo con la invención;

la figura 2 es una vista, desde un extremo, del dispositivo de la figura 1;

la figura 3 es una vista, desde el extremo opuesto, del dispositivo de la figura 1;

la figura 4 es una vista, en perspectiva, de dos de las cabezas de detección del dispositivo de la figura 1;

la figura 5 es un corte a través de las dos cabezas de detección de la figura 4 que muestra la distribución de carga;

la figura 6 es una vista lateral, esquemática, del dispositivo de la figura 1; y,

las figuras 7, 8 y 9 muestran tres modos alternativos de generar un efecto de frotamiento entre las cabezas de detección y la superficie de una muestra.

El dispositivo mostrado en la figura 1 tiene un alojamiento 10 de forma cilíndrica con un tamaño que permite sostenerlo fácilmente con la mano. Aunque en la figura 1 se muestra una forma cilíndrica simple, el alojamiento podría conformarse para hacerlo cómodo para ser agarrado con la mano, de modo conocido.

El dispositivo tiene un interruptor 12 de conexión/desconexión y tres cabezas 14, 16, 18 de detección en un extremo. En el otro extremo, el alojamiento tiene cinco lámparas indicadoras 20 y un botón 22 de reinicio. La figura 2 muestra el extremo opuesto del dispositivo, y se apreciará que hay cinco indicadores 20. En el dispositivo mostrado, con tres cabezas de detección, es posible identificar y separar cuatro tipos de plásticos diferentes, de forma que cuatro de las luces se refieran a tipos específicos de plásticos y, en uso, una apropiada de las luces se encenderá de acuerdo con el tipo de plástico detectado. La quinta luz indica una lectura fallida e informa al operador que el dispositivo debe aplicarse de nuevo en la superficie de la muestra y debe tomarse otra lectura.

La figura 1 muestra, en 26, la superficie de la muestra contra la que se frota el dispositivo.

La vista del extremo de detección del dispositivo de la figura 3 muestra, además de las tres cabezas 14, 16, 18 de detección, una salida 24 de conexión para datos en la que pueden realizarse conexiones eléctricas para transmitir datos desde el dispositivo a una pantalla o memoria. Puede disponerse, alternativa o adicionalmente, que los datos se transmitan a partir del dispositivo utilizando señales de radio.

La cabeza 16 de detección es una simple sonda de metal que está dispuesta de modo que pueda frotarse contra la superficie de la muestra. Las cabezas 14 y 18 de detección se muestran con más detalle en la figura 4. Cada cabeza comprende un disco 30, 32 de plástico montado, por ejemplo mediante adhesivo, en el extremo de un cilindro 34 conductor, que es de latón en este ejemplo. Los discos 30, 32 de plástico, que pueden tener adecuadamente 1 mm de espesor y 10 mm de diámetro, son de materiales plásticos diferentes. Por ejemplo, el disco 30 puede ser de poli(metacrilato de metilo) (PMMA) y el disco 32 puede ser de poli(cloruro de vinilo) (PVC).

Al menos las cabezas 14 y 18 podrían ser desmontables del alojamiento, de modo que puedan reemplazarse con facilidad por cabezas alternativas con superficies 32, 34 de materiales plásticos diferentes, para permitir que el dispositivo sea usado para separar categorías diferentes de plásticos.

Cuando las cabezas son puestas en contacto con fricción con la superficie de la muestra 26, frotando una contra la otra, se genera carga electrostática en la cara de cada disco 30, 32 de plástico por triboelectrificación. La magnitud y polaridad de la carga electrostática generada de esta manera variará en función del material de la superficie de la muestra.

Cuando se separan las cabezas de detección de la muestra, la carga generada en la superficie del disco de plástico queda retenida y el disco tiene la polaridad eléctrica mostrada en la figura 5, de acuerdo con la carga inducida en el cilindro 34 de latón. La carga inducida en el cilindro 34 es detectada por la circuitería de electrómetro incluida en el alojamiento 10.

De ese modo, en uso, el dispositivo se conecta mediante el interruptor 12 y, a continuación, se frota contra la superficie de la muestra 26, estando las tres cabezas 14, 16, 18 en contacto con la superficie de la muestra. Lo que es importante es que haya movimiento relativo entre las cabezas y la superficie porque es este movimiento relativo el que crea, por el fenómeno de la triboelectrificación, una carga electrostática en las cabezas de detección. La naturaleza de las cargas producidas en las tres cabezas será analizada por la circuitería de electrómetro, y ésta encenderá entonces el indicador 20 apropiado.

Antes de tomar otra lectura, se pulsará el botón 22 de reinicio. Puede ser posible disponer un reinicio automático colocando el botón 22, o equivalente, en una posición en la que sea pulsado de modo automático por el hecho de empujarse el alojamiento contra la superficie de la muestra 26.

La figura 6 ilustra, esquemáticamente, los componentes incluidos en el alojamiento 10. Hay dos baterías 36 provistas para alimentar a los indicadores 20 y a la circuitería de electrómetro, incluyendo a los relés que forman parte de esa circuitería, indicado con 38. La circuitería 38 analiza las cargas de cada una de las cabezas 14, 16, 18 de detección y genera una salida que indica la identidad de la superficie de la muestra 26, de la manera descrita en nuestra Solicitud de Patente Internacional nº WO 94/17402.

La figura 6 muestra, también, el modo en que se monta la cabeza 14 con un resorte en la parte inferior del alojamiento 10. Un resorte 40 helicoidal a compresión rodea una espiga del cilindro 34 de latón y funciona entre una pestaña del cilindro y una pestaña de la cabeza, de modo que cuando se apriete el dispositivo contra la superficie de una muestra 26, el resorte se comprima, y ello asegura que cualesquiera que sean las irregularidades de la superficie de la muestra 26, se mantenga el contacto entre la muestra y las cabezas.

Aunque en la figura 6 se muestra un resorte helicoidal a compresión, se entenderá que pueden utilizarse muchas formas alternativas de proporcionar el efecto de carga. Para mantener la correcta orientación entre las superficies de la muestra y las cabezas de detección, las cabezas de detección podrían conectarse con el alojamiento por medio de juntas universales.

La realización anteriormente descrita tiene tres cabezas de detección. Sin embargo, la invención puede aplicarse igualmente a un dispositivo que tenga solamente una cabeza de detección. En este caso, dicha cabeza estará construida de acuerdo con los mismos principios que las cabezas 14 ó 18. Con solamente una cabeza, puede usarse una circuitería menos compleja y un menor número de indicadores. En consecuencia, el tamaño del alojamiento de un dispositivo de este tipo puede reducirse significativamente de modo que adopte la forma general de un bolígrafo u otro instrumento de escritura.

Como ha quedado claro en lo que antecede, es esencial que haya movimiento relativo entre la cabeza o cabezas de detección y la superficie de la muestra 26. En la realización más simple, las cabezas de detección están estacionarias con respecto al alojamiento 10 (aunque puedan estar montadas elásticamente como se ha descrito), y el movimiento relativo se produce moviendo el alojamiento 10 completo en relación con la superficie de la muestra 26. En las tres realizaciones alternativas mostradas en las figuras 7, 8 y 9 el alojamiento 10 se mantendrá estacionario y solamente las cabezas de detección se moverán en relación con la superficie de la muestra.

En la figura 7, hay un gran número de cabezas 100 de detección (se muestran siete) montadas en una placa 102. La placa está montada a rotación en torno a un eje 104, como se indica mediante la flecha 106. En este caso, el alojamiento 10 incorporaría un motor eléctrico para hacer girar la placa 102 cuando las cabezas estén en contacto con la superficie de la muestra, de modo que se genere una carga inducida por fricción en las cabezas 100 de detección.

Usando un mayor número de cabezas de detección de diferentes materiales, resulta posible identificar un mayor número de materiales y, en general, si el número de cabezas de detección es n, entonces el número de materiales que pueden distinguirse es n+1.

La figura 8 muestra una disposición que usa cabezas de detección anulares en lugar de cilíndricas. Dos cabezas 200 de detección se muestran montadas a rotación en torno a sus ejes cilíndricos, en la dirección del eje 202. Las cabezas 200 tienen una superficie exterior con una capa 204 de plástico delgada soportada por un cuerpo 206 sólido de latón. La capa 204 de plástico y el cuerpo 206 trabajan conjuntamente del mismo modo que el disco 30, 32 y el soporte 34 de las figuras 4 y 5. Esta realización requiere, también, un motor en el alojamiento 10, para producir la rotación de las cabezas 200 de detección cuando se pongan en contacto con la superficie de una muestra 26.

En la figura 9, tres cabezas 300 de detección están montadas en una placa similar a la placa 102 de la figura 7. El alojamiento 310 tiene una falda 312 que está cargada hacia abajo en la orientación de la figura 9. Cuando el dispositivo se coloca sobre la superficie de una muestra 26, la presión ejercida por el alojamiento 310 hace que la falda 312 se desplace con respecto al alojamiento, y este desplazamiento, a través de un enlace mecánico adecuado, provoca el correspondiente desplazamiento angular de la placa que monta las cabezas 300 de detección, para producir el movimiento relativo requerido entre las cabezas 300 de detección y la superficie de la muestra 26.

De modo evidente, numerosas disposiciones mecánicas diferentes podrían producir este movimiento relativo que se obtiene al presionar el alojamiento 310 hacia abajo, como se indica mediante la flecha 314.

Si las cabezas de detección se ensucian durante el uso, pueden reemplazarse periódicamente o pueden limpiarse regularmente. El dispositivo puede tener una tapa o un "puesto de amarre" fijo en el que el dispositivo se coloque cuando no esté en uso, y ello puede incluir alguna disposición para limpiar las cabezas cuando la tapa esté ajustada o cuando el dispositivo esté colocado en el puesto de amarre. Un puesto de este tipo podría incluir, también, un cargador de baterías, para recargar las baterías 36 cuando el dispositivo no esté en uso. Puede ser deseable, también, desionizar la cabeza o cabezas entre lecturas. Esto puede hacerse proyectando una pequeña cantidad de alcohol sobre la superficie de la cabeza, que eliminará, antes de evaporarse, la carga que pudiera quedar en la cabeza.

Cuando el dispositivo está fuera de uso, puede ser conveniente, también, llevar a cabo un calibrado o control de referencia para asegurar un funcionamiento preciso continuado, y el equipo para llevarlo a la práctica puede incluirse en el puesto de amarre.

Claims (16)

1. Un dispositivo para identificar materiales plásticos, comprendiendo el dispositivo, al menos, una cabeza (14, 18) de detección aislada eléctricamente y capaz de cargarse electrostáticamente, montada en un alojamiento (10) de tal modo que la cabeza pueda frotarse contra una única muestra de material plástico sin identificar, caracterizado porque al menos una cabeza (14, 18) de detección tiene una superficie (30, 32) de material plástico que puede frotarse contra la muestra, estando la propia superficie (30, 32) de material plástico asegurada en un soporte (34) de un material conductor de la electricidad que no entra en contacto directo con la superficie de la muestra, estando el soporte (34) conductor conectado eléctricamente a medios para medir la polaridad de la carga inducida en el soporte, en el que tal cabeza (14, 18) de detección está montada elásticamente en el alojamiento de modo que cuando se apriete contra la muestra, la montura elástica (40) se comprima.

2. Un dispositivo según la reivindicación 1 y que tiene una pluralidad de cabezas de detección dispuestas de modo que puedan ser frotadas simultáneamente contra una única muestra de material plástico sin identificar.

3. Un dispositivo según la reivindicación 2, en el que una de las cabezas es de metal y carece de superficie de material plástico.

4. Un dispositivo según la reivindicaciones 2 ó 3, en el que hay tres cabezas de detección, una de metal y dos con superficies de material plástico, siendo las superficies de materiales plásticos diferentes.

5. Un dispositivo según la reivindicación 4, en el que los materiales plásticos diferentes son poli(metacrilato de metilo) y poli(cloruro de vinilo).

6. Un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, que incluye una pluralidad de cabezas de detección montadas elásticamente, en el que cada montura elástica (40) es independiente de las otras monturas elásticas.

7. Un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el frotamiento de las cabezas de detección contra la muestra se lleva a la práctica realizando un movimiento relativo entre el dispositivo y la muestra.

8. Un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la superficie de material plástico se proporciona mediante una capa del material con un espesor entre 0,5 y 2 mm.

9. Un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el material conductor de la electricidad es latón.

10. Un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que los medios para medir la polaridad están incorporados en el alojamiento en el que están montadas las cabezas.

11. Un dispositivo según la reivindicación 10, en el que el alojamiento incorpora medios (20) para indicar la identidad de la muestra de material plástico sin identificar.

12. Un dispositivo según la reivindicación 11, en el que los medios indicadores son una presentación visual.

13. Un dispositivo según las reivindicaciones 11 ó 12, en el que los medios indicadores son una serie de indicadores capaces de ser iluminados individualmente y etiquetados.

14. Un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, en el que el alojamiento incluye una fuente de alimentación para alimentar a los medios de medida y a los medios indicadores.

15. Un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, en el que el alojamiento está destinado a ser sostenido con la mano.

16. Un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que las cabezas de detección pueden desmontarse del alojamiento para ser sustituidas por cabezas de detección alternativas.