ES2645077T3 - Procedimiento para la clasificación de una mezcla de materiales - Google Patents

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Abstract

Procedimiento para la clasificación de una mezcla de materiales, en el que la mezcla comprende al menos un material que contiene sustancias extrañas o tiene una composición específica y contiene además al menos un compuesto fluorescente, comprendiendo el procedimiento las etapas: i) opcionalmente trituración gruesa y/o fina de los materiales; ii) excitar al menos un compuesto fluorescente en el material que contiene sustancias extrañas o tiene una composición específica y contiene además al menos un compuesto fluorescente; iii) detectar el material que contiene el compuesto fluorescente excitado, que contiene sustancias extrañas o tiene una composición específica y contiene además al menos un compuesto fluorescente; y iv) separar el material detectado, que contiene sustancias extrañas o tiene una composición específica y contiene además al menos un compuesto fluorescente, de los otros materiales; caracterizado por que el compuesto fluorescente comprende cristales o pigmentos anti-Stokes.

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento para la clasificacion de una mezcla de materiales
La presente invencion se refiere a un procedimiento para la clasificacion de una mezcla de materiales. La mezcla contiene al menos un material, preferentemente material de plastico que contiene sustancias extranas o tiene una composicion y calidad espedficas, que se separara en procesos de reciclaje.
A nivel mundial se conoce una serie de materiales de plastico que, ademas del material de plastico esencialmente organico habitualmente, contienen, en la mayona de los casos, sustancias extranas inorganicas, de tipo fibra o de tipo partfcula, u otras sustancias extranas o tienen diferentes composiciones que se separaran en el reciclaje. Un ejemplo conocido con las ventanas de plastico de material de poli(cloruro de vinilo) (PVC), que se refuerzan mediante la adicion de fibras de vidrio o contienen diferentes aditivos.
Los materiales de plastico, tales como el PVC, que estan libres de sustancias extranas inorganicas, de tipo fibra, de tipo partfcula u otras sustancias extranas, pueden reciclarse en cuanto al material de manera conocida. En la especialidad se conocen procedimientos establecidos para la reutilizacion del material de ventanas de plastico de PVC usadas, perfiles de plastico de PVC y desechos de produccion correspondientes.
Sin embargo, si en el material de plastico estan contenidas sustancias extranas, estas pueden alterar por un lado el procedimiento de procesamiento y de reciclaje de tal manera que ya no es posible un reciclaje. Esto se basa esencialmente en que una etapa de reciclaje comprende la introduccion del material de plastico en una extrusora y en dispositivos de filtro. En la extrusora, tal como tambien los dispositivos de filtro, las sustancias extranas actuan de forma muy abrasiva, lo que da como resultado un deterioro muy rapido de la extrusora y de los filtros.
Por otro lado, motivos economicos y de estrategia de producto pueden oponerse a que todas las formulaciones de un plastico, por ejemplo PVC para perfiles de ventanas, se procesen de manera unitaria y comun para la reutilizacion como granulado de reciclaje. En el caso de PVC reforzado con fibra de vidrio, todos los fabricantes de perfiles de ventanas, que emplean el granulado de reciclaje, teman fibras de vidrio en sus perfiles de PVC, siendo cuestionable si esto es economicamente deseable u oportuno desde el punto de vista de la estrategia de producto.
Existe por lo tanto en la especialidad la necesidad tanto de reconocer como de separar los materiales de plastico que contienen sustancias extranas de aquellos materiales de plastico que no contienen ninguna sustancia extrana, tan pronto como sea posible, al comienzo de un procedimiento de reciclaje.
Por lo tanto, es un objetivo perfeccionar el material generico, preferentemente material de plastico, de tal manera que supere las desventajas del estado de la tecnica, en particular que pueda reconocerse y separarse de manera fiable en la medida de lo posible al comienzo de un procedimiento de reciclaje.
Es un objetivo de la invencion proporcionar un procedimiento para la clasificacion de una mezcla de materiales. El material, preferentemente material de plastico, contiene al menos un compuesto fluorescente. A este respecto se prefiere que las sustancias extranas sean de tipo fibra o de tipo partfcula, y preferentemente se seleccionan del grupo que consiste en fibras de vidrio, sflice y mezclas de las mismas.
El documento DE 42 31 477 A1 describe un procedimiento para la clasificacion de una mezcla de materiales de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1.
El documento US 2003/0021998 A1 describe un procedimiento para marcar materiales con un compuesto fluorescente. El documento menciona tambien el uso de colorantes anti-Stokes. De acuerdo con la invencion se propone que el compuesto fluorescente comprende cristales o pigmentos anti-Stokes.
Una forma de realizacion se caracteriza por que el compuesto fluorescente esta mezclado de manera esencialmente homogenea en el material.
Se prefiere tambien que el material se seleccione del grupo que consiste en poli(cloruro de vinilo) (PVC) y copolfmeros de cloruro de vinilo.
Se prefiere tambien que el material comprenda marcos para ventana de PVC, perfiles de PVC, desechos de produccion de PVC y mezclas de los mismos.
Se prefiere asf mismo que el compuesto fluorescente se encuentre en una concentracion de 10-200 ppm con respecto al peso total del material.
De acuerdo con la invencion estan presentes cristales anti-Stokes.
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Los cristales anti-Stokes son conocidos. Estos pueden excitarse mediante radiacion electromagnetica para la fluorescencia. En el caso de energfas de excitacion muy espedficas, debido a procesos multifotonicos puede generarse una radiacion fluorescente, cuya energfa se encuentra por encima de la energfa de excitacion. De este modo puede generarse, por ejemplo con una radiacion de excitacion en la region IR, una radiacion visible. A este respecto, la radiacion de excitacion debe ajustarse exactamente a las transiciones energeticas del cristal y, por lo tanto, debe ser de banda estrecha. Si la radiacion de excitacion se encuentra fuera de la region efectiva, entonces el cristal reacciona sin fluorescencia o no ilumina.
El objetivo se consigue mediante un procedimiento para la clasificacion de una mezcla de materiales, que comprende las etapas mencionadas en la reivindicacion 1. A este respecto se prefiere especialmente que el procedimiento se realice en varias etapas, empleandose en cada etapa diferentes energfas de excitacion, para excitar en cada caso diferentes compuestos fluorescentes y separar los materiales que contienen el compuesto fluorescente respectivo.
Sorprendentemente se determino que los materiales fluorescentes, en concreto los cristales anti-Stokes en el material, en particular material de plastico, pueden servir como marcadores opticos que, en el caso de una excitacion correspondiente mediante luz, pueden indicar de manera sencilla y fiable que el material examinado, hasta pequenos tamanos de partfcula, contiene determinadas sustancias extranas o tiene una composicion espedfica y por lo tanto ha de separarse. Si en una etapa de deteccion correspondiente no se ilumina el material o las partfculas individuales, los materiales detectados pueden dirigirse al procesamiento de acuerdo con el estado de la tecnica.
Ademas, se determino que los materiales fluorescentes empleados como marcadores opticos, en concreto los cristales anti-Stokes, presentan una estabilidad qrnmica, termica y UV tal que pueden cumplir su funcion durante todo el ciclo de vida del material, incluso cuando el material se procesa en varios ciclos de reciclaje.
La adicion de materiales fluorescentes al material de plastico no lleva tampoco a ningun cambio de color o metamena, ni en la etapa de reciclaje ni en los productos producidos a partir de esto, tales como por ejemplo marcos para ventana de PVC, que no se perjudican en modo alguno en conjunto en cuanto a sus propiedades por la adicion de los materiales fluorescentes.
Cabe destacar tambien una rapida capacidad de deteccion del material en un procedimiento de procesamiento.
Mediante la excitacion de banda estrecha, la invencion ofrece, en particular en procesos de separacion de varias etapas, ventajas con respecto al estado de la tecnica, cuando para las distintas composiciones de material que van a separarse, se emplean distintos cristales anti-Stokes, que reaccionan a diferentes energfas de excitacion con fluorescencia o con una luz. Entonces, la separacion puede llevarse a cabo en varias etapas. Siempre se separan solamente las partfculas que reaccionan a una determinada longitud de onda de excitacion mediante luz. Todas las demas partfculas se transportan hasta la siguiente etapa de clasificacion, en la que se emplean otras longitudes de onda de excitacion y con ello se separan otras partfculas.
Como resultado, en el procedimiento de acuerdo con la invencion no se clasifica, como habitualmente, a traves de un color determinado de la fluorescencia o el color de las partfculas que van a clasificarse, sino por la longitud de onda de excitacion y la luz de determinadas partfculas, mientras que todas las demas partfculas permanecen oscuras o iluminan. Por lo tanto, para el reconocimiento y la localizacion de las partfculas se emplean siempre las mismas camaras, unitarias y sencillas.
En el caso del marcado conocido por el estado de la tecnica a base de colores, la camara no tiene que reconocer solo una luz, sino un color determinado. En el caso del marcado conocido por el estado de la tecnica a base de pigmentos UV, estos tienen que excitarse en primer lugar en una banda ancha, despues de lo cual todos los pigmentos iluminan e iluminan a distintas longitudes de onda. La camara no tiene que reconocer entonces solo una luz, sino diferenciar segun longitudes de onda o color. Los requisitos para la camara son exigentes. Las camaras deben ajustarse en cada estacion de clasificacion a una longitud de onda distinta.
Otras ventajas y caractensticas del material de plastico resultan de la siguiente descripcion detallada de un ejemplo de realizacion preferida y su uso en un procedimiento de procesamiento.
El material de plastico en forma de marcos para ventana de PVC se suministra a una fabrica de reciclaje junto con material de PVC, que esta libre de sustancias extranas preferentemente de tipo fibra o de tipo partfcula. El material completo se tritura de manera gruesa en primer lugar, lo que puede tener lugar por ejemplo por medio de una trituradora de martillos. Un tamano de partfcula preferido tras la trituracion gruesa asciende a aproximadamente de 0,2 a 2,0 cm.
Preferentemente, la trituracion gruesa puede ir despues de una etapa de molienda en humedo, para garantizar un mejor efecto de limpieza y, con ello, un mejor reconocimiento en una etapa de deteccion siguiente.
Despues de la trituracion se examina el material molido por medio de un detector optico que puede reconocer por su luz los materiales fluorescentes incorporados como marcadores, en concreto cristales anti-Stokes, tras la excitacion con energfa de longitud de onda adecuada, y se separan las partes marcadas y detectadas de esta manera. Las instalaciones para la retirada/separacion de partes de plastico no deseadas son bien conocidas en la especialidad y 5 se emplean ya industrialmente.
En la etapa de deteccion tiene lugar una excitacion de los materiales fluorescentes, en concreto, cristales antiStokes, mediante una fuente de luz con una longitud de onda ajustada a los materiales anadidos, preferentemente con ayuda de un laser con optica de desviacion correspondiente.
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La deteccion de los materiales fluorescentes puede tener lugar entonces por medio de un sistema de camara que esta presente ya en instalaciones de clasificacion habituales.

Claims (10)

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    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para la clasificacion de una mezcla de materiales, en el que la mezcla comprende al menos un material que contiene sustancias extranas o tiene una composicion espedfica y contiene ademas al menos un compuesto fluorescente, comprendiendo el procedimiento las etapas:
    i) opcionalmente trituracion gruesa y/o fina de los materiales;
    ii) excitar al menos un compuesto fluorescente en el material que contiene sustancias extranas o tiene una composicion espedfica y contiene ademas al menos un compuesto fluorescente;
    iii) detectar el material que contiene el compuesto fluorescente excitado, que contiene sustancias extranas o tiene una composicion espedfica y contiene ademas al menos un compuesto fluorescente; y
    iv) separar el material detectado, que contiene sustancias extranas o tiene una composicion espedfica y contiene ademas al menos un compuesto fluorescente, de los otros materiales;
    caracterizado por que el compuesto fluorescente comprende cristales o pigmentos anti-Stokes.
  2. 2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, realizandose el procedimiento en varias etapas, empleandose en cada etapa diferentes energfas de excitacion para excitar en cada caso diferentes compuestos fluorescentes y separar los materiales que contienen el compuesto fluorescente respectivo.
  3. 3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, en el que el material que contiene sustancias extranas o tiene una composicion espedfica y contiene ademas al menos un compuesto fluorescente, es un material de plastico.
  4. 4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las sustancias extranas son de tipo fibra o de tipo partfcula.
  5. 5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que las sustancias extranas se seleccionan del grupo que consiste en fibras de vidrio, sflice y mezclas de las mismas.
  6. 6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el compuesto fluorescente esta mezclado de manera esencialmente homogenea en el material.
  7. 7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el material que contiene sustancias extranas o tiene una composicion espedfica y contiene ademas al menos un compuesto fluorescente, se selecciona del grupo que consiste en poli(cloruro de vinilo) (PVC) y copolfmeros de cloruro de vinilo.
  8. 8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 7, caracterizado por que el material que contiene sustancias extranas o tiene una composicion espedfica y contiene ademas al menos un compuesto fluorescente, comprende marcos para ventana de PVC, perfiles de PVC, desechos de produccion de PVC y mezclas de los mismos.
  9. 9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el compuesto fluorescente se encuentra en una concentracion de 10 - 200 ppm, con respecto al peso total del material.
  10. 10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que la etapa i) es opcionalmente trituracion gruesa y/o fina de los materiales hasta un tamano de 0,1-2,0 cm.
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