ES3056122T3 - Composite material from waste and at least one element of vulcanized rubber and tire cords - Google Patents

Abstract

El objeto de la presente invención describe un material compuesto que comprende un primer componente y un segundo componente. El primero comprende un elemento orgánico y un elemento termoplástico, y el segundo, al menos un elemento seleccionado del grupo que consiste en caucho vulcanizado y cordones para neumáticos. El objeto de la presente invención describe además un proceso que comprende mezclar, mediante calentamiento bajo fuerzas de cizallamiento, un primer componente compuesto por residuos orgánicos y termoplásticos con un segundo componente compuesto por al menos un elemento seleccionado del grupo que consiste en caucho vulcanizado y cordones para neumáticos para obtener una masa fundida. El procesamiento de la masa fundida comprende, al menos, enfriar la masa fundida para obtener un material compuesto que comprende: un elemento orgánico; un elemento termoplástico; y al menos un elemento seleccionado del grupo que consiste en caucho vulcanizado y cordones para neumáticos. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Material compuesto a partir de residuos y al menos un elemento de caucho vulcanizado y cordones de neumáticos Campo técnico

[0003] Esta invención se refiere a métodos de procesamiento de residuos que comprenden residuos de caucho vulcanizado y/o neumáticos y a productos obtenidos del procesamiento de los mismos.

[0004] Técnica anterior

[0005] Cada año se desechan aproximadamente 280 millones de neumáticos en los Estados Unidos, de los cuales solo 30 millones se recauchutan o reutilizan, lo que deja aproximadamente 250 millones de neumáticos de desecho que gestionar anualmente. Además de la necesidad de gestionar estos neumáticos de desecho, se ha estimado que puede haber entre 2 y 3 mil millones de neumáticos acumulados a lo largo de los años y que se encuentran en numerosas reservas. El continuo aumento de los precios del caucho natural proporciona una fuerza impulsora económica a la motivación ambiental para reciclar neumáticos de desecho.

[0006] Un neumático de automóvil desechado típico pesa 9,1 kg. Aproximadamente entre 5,4 y 5,9 kg (13 libras) se componen de caucho recuperable, compuesto por un 35 por ciento de caucho natural y un 65 por ciento de caucho sintético. Un neumático de camión típico pesa 18,2 kg y también contiene entre un 60 y un 70 por ciento de caucho recuperable. Los neumáticos para camiones suelen contener un 65 por ciento de caucho natural y un 35 por ciento de caucho sintético. La mayoría de los neumáticos modernos son radiales con cinturón de acero, que contienen entre un 10 y un 15 % de metales y un 10 % de cordones (por ejemplo, poliéster, nailon o rayón).

[0007] Aproximadamente el 45 por ciento de los 250 millones de neumáticos que se generan anualmente se desechan en vertederos, depósitos o basureros ilegales. Alrededor del 7 por ciento se exporta a países extranjeros, el 8 por ciento se recicla en nuevos productos y aproximadamente el 40 por ciento se usa como combustible derivado de neumáticos, ya sea entero o astillado. Actualmente, el mayor uso individual de los neumáticos de desecho es como combustible en varias industrias. Cada año, al menos 9 millones de neumáticos de desecho se transforman en caucho molido. El caucho molido de los neumáticos se usa en productos de caucho (como tapetes, relleno de alfombras y guardabarros para vehículos), productos de plástico y como adición de agregado fino (proceso seco) en capas de rodadura de asfalto. El caucho en trocitos se ha usado como modificador del aglutinante asfáltico (proceso húmedo) en pavimentos asfálticos mezclados en caliente.

[0008] Los residuos de caucho de neumáticos se dividen en categorías definidas por su tamaño y método de producción, es decir, neumáticos cortados, neumáticos triturados o neumáticos astillados, caucho molido y caucho en trocitos. El proceso de reciclaje del caucho comienza con la trituración. Después de retirar la mayor parte del acero y los cordones de refuerzo, se realiza una segunda molienda y el polvo de caucho resultante está listo para la refabricación del producto. Las aplicaciones de fabricación que pueden usar este material inerte están restringidas a aquellas que no requieren su desvulcanización. En el proceso de reciclaje del caucho, la desvulcanización comienza con la escisión de los enlaces azufre-azufre que reticulan las moléculas de caucho vulcanizado, lo que facilita la formación de nuevas reticulaciones. Se han desarrollado dos procesos principales de reciclaje de caucho: el proceso de aceite modificado y el proceso de agua-aceite. En cada uno de estos procesos, se añaden aceite y un agente de recuperación al polvo de caucho recuperado, que se somete a altas temperaturas y presiones durante un largo período (de 5 a 12 horas) en un equipo especial y también requiere un extenso procesamiento mecánico posterior. El caucho recuperado de estos procesos tiene propiedades alteradas y no es adecuado para su uso en muchos productos, incluidos los neumáticos. Típicamente, estos diversos procesos de desvulcanización no han logrado dar como resultado una desvulcanización significativa, no han logrado una calidad constante o han sido prohibitivamente caros.

[0009] Actualmente, la fibra de refuerzo de neumáticos (o cordones de neumáticos) tiene muy pocos usos en el reciclaje y plantea otro problema importante en las industrias de reciclaje de neumáticos. Un raro ejemplo de un método para reciclar cordones de neumáticos lo proporciona la patente US-3.468.974 que describe una composición de moldeo que contiene un 64-91 % de cordón de neumático (poliamida) y un 3-36 % de caucho vulcanizado que se produce a partir de granulación por extrusión de material de cordón de neumático. Por otro lado, la producción de productos hechos de caucho originado a partir de neumáticos requiere una etapa de desvulcanización del caucho. Por ejemplo, en el documento WO 2009/019684 se describe un método para fabricar un producto plástico polimérico a partir de aceites minerales usados, residuos de hidrólisis de aceites vegetales y/o grasas animales, así como neumáticos de desecho de automóviles y/u otros neumáticos y/u otros residuos de caucho.

[0010] Se sabe que la mezcla de plástico con caucho vulcanizado recicla caucho vulcanizado. Por ejemplo, la solicitud de patente US-2001/0056155 proporciona molduras por compresión a partir de una mezcla de polietileno de densidad ultrabaja y un relleno que puede comprender caucho reciclado.

[0011] La solicitud de patente de US-2005/0279965 describe un método para producir un material compuesto que comprende mezclar caucho en trocitos de neumáticos reciclados, plástico y asfalto en una mezcladora de alto cizallamiento. Las patentes US-6.558.773 y US-6.703.440 describen un producto de moldeo por compresión fabricado mezclando y calentando juntos caucho y un aglutinante (por ejemplo, polietileno de densidad ultrabaja) y extruyendo la mezcla seguida de moldeo por compresión en un producto deseado.

[0012] La patente US-6.169.128 enseña un método para procesar plástico y caucho desechados con un aglutinante para obtener un material procesable y productos útiles a partir del mismo.

[0013] El documento WO 2004/074594 enseña un panel para aplicaciones de techado o revestimiento, hecho preferiblemente de una mezcla de neumáticos de caucho y tambores.

[0014] El documento WO 2005/073307 describe aleaciones de elastómeros que contienen harina de caucho.

[0015] Resumen de la invención

[0016] La materia objeto describe un material compuesto según la reivindicación 1.

[0017] La materia objeto describe además un proceso según la reivindicación 6.

[0018] Descripción detallada de la invención

[0019] La siguiente descripción se proporciona para permitir que cualquier persona experta en la materia haga uso de la invención y los ejemplos proporcionados son representativos de las técnicas empleadas por los inventores para llevar a cabo aspectos de la presente invención. Debe apreciarse que, si bien estas técnicas son ejemplos de realizaciones preferidas para la práctica de la invención, los expertos en la materia, a la luz de la presente descripción, reconocerán que se pueden realizar numerosas modificaciones sin apartarse del alcance de la invención.

[0020] A continuación, todas las indicaciones de porcentaje (%) se refieren a las cantidades relativas de componentes en unidades p/p, es decir, al peso de un componente en 100 unidades de peso del material compuesto. La cantidad relativa puede determinarse en el producto final o puede determinarse en los materiales de partida, usados para producir el material compuesto, antes del procesamiento descrito o en muestras tomadas durante el procesamiento antes de obtener el material compuesto final resultante. Como se apreciará, puede haber alguna variación (normalmente pequeña) entre la cantidad relativa de un componente en un material de admisión (por ejemplo, el primer y/o el segundo componente) antes de que se procese y el material compuesto obtenido debido a una pérdida de materia como humedad u otros volátiles, la formación de algunos compuestos volátiles durante el procesamiento, la descomposición de los materiales y otros factores que deben tenerse en cuenta al comparar el contenido de un componente en el material compuesto y el contenido de un material de admisión.

[0021] Todas las cantidades o medidas indicadas a continuación con el término “aproximadamente” seguido de un número deben entenderse como el número indicado con una posible tolerancia entre aproximadamente un 10 % por encima del número indicado y un 10 % por debajo de ese número. Por ejemplo, el término “aproximadamente el 10 %” debe entenderse como que abarca el intervalo del 9 % al 11 %; los términos aproximadamente 100 °C indican un intervalo de 90 °C a 110 °C. A este respecto, cabe señalar que, cuando se hace referencia al % en peso, se entiende el % de contenido relativo respectivo (p/p) sobre una base seca total, excluyendo el agua. Además, cabe señalar que las formas singulares “un”, “una” y “el/la” incluyen referentes plurales a menos que el contenido indique claramente lo contrario.

[0022] A lo largo de esta memoria descriptiva y de las reivindicaciones que siguen, a menos que el contexto exija lo contrario, se entenderá que el término “comprender” y variaciones tales como “comprende” y “comprendiendo” implican la inclusión de un elemento o etapa o grupo de elementos o etapas establecidos, pero no la exclusión de ningún elemento, etapa o grupo de elementos y etapas. A este respecto, el término “que consiste esencialmente en” se usa para definir los materiales compuestos que incluyen los elementos mencionados pero excluyen otros elementos que pueden tener un significado esencial en el producto procesado o resultante. Por lo tanto, “que consiste en” significará excluir más que oligoelementos de otros elementos.

[0023] Las realizaciones definidas por cada uno de estos términos de transición están dentro del alcance de esta invención. La presente invención tiene como objetivo, entre otras cosas, proporcionar, por un lado, una solución para el caucho vulcanizado y el material de desecho de neumáticos, incluidos los cordones de neumáticos, y por otro lado, para los residuos no clasificados, tales como los residuos domésticos. La solución se proporciona procesando una combinación de los anteriores para obtener un material compuesto compactado. Por lo tanto, la presente descripción proporciona un material compuesto fabricado a partir del material de desecho mencionado anteriormente, un método para procesar el material de desecho en un material compuesto útil y artículos de fabricación a partir del material compuesto derivado de desechos.

[0024] En la descripción y las reivindicaciones siguientes se hará uso, en ocasiones, de una variedad de términos, y el significado de dichos términos, tal como deben interpretarse de acuerdo con la invención, es el siguiente:

[0025] “residuo orgánico” se usa en esta invención para indicar, sin limitarse a ello, cualquier carbono, incluidos los residuos que fueron o están vivos, tales como los residuos de jardín (hojas, recortes de césped, ramas, heno, flores, serrín, astillas de madera y corteza), residuos de alimentos (frutas, verduras, granos, carne, cáscaras de huevo, huesos, aceite, grasa o productos lácteos), así como otros (papel, heces, polvo, pelo, cenizas de madera). Dado que el material compuesto comprende material orgánico, comprende inherentemente huellas que son exclusivas de los materiales de origen biológico, por ejemplo, ADN, proteínas, clorofila, potasio, nitrógeno y fósforo, etc., que están ausentes en los materiales de origen sintético. Los residuos orgánicos normalmente incluyen fibras orgánicas.

[0026] “elemento orgánico” se usa en esta invención para indicar cualquier material a base de carbono que se origine a partir de residuos orgánicos. El elemento orgánico puede ser una combinación de varios elementos orgánicos que originalmente formaban residuos orgánicos y puede ser un residuo orgánico que, tras el procesamiento según la invención, sufrió alguna modificación (química y/o física) en una forma diferente de material químico (es decir, que no estaba presente originalmente en el residuo orgánico).

[0027] “fibra orgánica” se usa en esta invención para indicar fibras de origen orgánico o artificial. En algunos casos, la fibra orgánica incluye cualquiera de entre celulosa, hemicelulosa y/o lignina y combinaciones de las mismas, esta última también conocida con el término “biomasa lignocelulósica”. Este término puede abarcar otros tipos de fibras orgánicas, incluidos otros tipos de celulosa y derivados de celulosa, y proteínas fibrosas, tales como lana y seda.

[0028] “residuo termoplástico” o “termoplástico” se usa en esta invención para indicar un material sólido o esencialmente sólido que, al calentarse por encima de la temperatura de fusión, se convierte en un material fluido en caliente (material blando, maleable, moldeable, remoldeable y extruible y soldable) y se solidifica reversiblemente en un estado elástico cuando se enfría de nuevo por debajo de su temperatura de fusión. Tras un enfriamiento adicional por debajo de la temperatura del vidrio, el termoplástico adopta un estado sólido, normalmente amorfo. Los termoplásticos incluyen, sin limitarse a ellos, poliolefinas, poliestireno, cloruro de polivinilo, tereftalato de polietileno, poliacrilonitrilo, polibutadieno, poliestireno, policarbonato, nailon, poliuretano, copolímeros de los mismos y otros materiales que tienen una propiedad termoplástica tal como se definió anteriormente.

[0029] “elemento termoplástico” se usa en esta invención para indicar un material plástico que presenta propiedades termoplásticas.

[0030] “residuo sustancialmente sin clasificar” o “SUW (Substantially Unsorted Waste)” se usa en esta invención para indicar el material de desecho, incluido el material sólido, semisólido y/o fluido, que puede incluir material vegetal, es el resultado de actividades humanas y animales, puede provenir de residuos municipales, residuos industriales (por ejemplo, productos químicos, pinturas, plásticos, arena), residuos agrícolas (por ejemplo, estiércol de animales de granja, residuos de cultivos), lodos y pueden ser residuos que incluyen materiales peligrosos, etc. Los residuos pueden descomponerse, residuos combustibles aptos, como papel, madera, tela o residuos no combustibles, como metal, vidrio, arena y cerámica. Los residuos también pueden provenir de vertederos, incluidos los vertederos antiguos. Los residuos no están clasificados, es decir, se obtienen tal cual, es decir, en la forma en que se reciben en una instalación de gestión de residuos, en un vertedero o en un vertedero; o los residuos se clasifican parcialmente, es decir, de los que se retiran selectivamente uno o más elementos antes del procesamiento, aunque la mayoría de los residuos se retienen tal cual. Los elementos seleccionados que se retiran pueden tener valor económico como materiales o artículos reciclables, e incluyen, entre otros, piezas metálicas (por ejemplo, baterías), aluminio y hierro, vidrio, cerámica, papel, cartón y envases de plástico como botellas, recipientes, envases comerciales de plástico listos para cocinar, etc. Cuando se habla de la mayor parte de los residuos retenidos, se entiende que se retiene al menos el 80 % del peso del material de desecho original (es decir, de los residuos sin clasificar, tal cual) y, en ocasiones, más del 90 % e incluso el 95 % del peso del material de desecho original. En otras palabras, los elementos que se eliminan de los residuos no superan aproximadamente el 20 %, aproximadamente el 10 % o incluso aproximadamente el 5 % del peso de los residuos originales.

[0031] “residuos sólidos municipales” o “MSW - Municipal Solid Waste” se usan en esta invención para indicar los residuos residenciales y/o comerciales que son desechados por los seres humanos y la industria. Los MSW pueden estar compuestos de madera, productos derivados de la madera tales como papel, cartón, pañuelos de papel y similares, restos de comida y plásticos. En 2007, la Agencia de Protección Ambiental informó en los Estados Unidos que los MSW estaban compuestos por los siguientes ingredientes, en porcentaje en peso: papel (32,7 %), vidrio (5,3 %), metales (8,2 %), plásticos (12,1 %), caucho, cuero y textiles (7,6 %), madera (5,6 %), recortes de jardín (12,8 %), restos de comida (12,5 %) y otros (3,2 %). Israel informó de un análisis similar en 2005: materia orgánica (40 %), plástico (13 %, predominantemente termoplásticos), cartón (8 %), papel (17 %), textiles (4 %), pañales desechables (5 %), otros (7 %), vidrio (3 %) y metales (3 %). Estos porcentajes son promedios y los porcentajes reales variarán de un lugar a otro, pero está claro que los componentes predominantes de estos desechos son los plásticos y los materiales de tipo celulósico, por ejemplo, la madera y los componentes derivados de la madera, por ejemplo, papel, pañuelos, cartón, etc. Los MSW suelen contener humedad.

[0032] Los residuos, en algunos casos SUW, se pueden usar de acuerdo con la invención como material húmedo (es decir, que incluye agua y/o humedad) o se usan como material seco (es decir, que comprenden menos del 0,1 % p/p de humedad).

[0034] El término “secado” se usa para indicar el tratamiento de los residuos o de cualquiera de los elementos del material compuesto para eliminar de ellos los líquidos. Normalmente, la eliminación es de al menos cierta cantidad de líquidos volátiles (es decir, líquidos que tienen una presión de vapor de al menos 15 mm Hg (1.999,84 Pa) a 20 °C, por ejemplo, agua y etanol). El secado da como resultado un residuo o elemento seco, es decir, un residuo que no comprende más del 10 % de humedad, no más del 5 % de humedad y, a veces, incluso no más del 1 % de humedad. En algunos casos, se mantiene cierto nivel (por ejemplo, por encima del 1 %) de líquido (por ejemplo, agua) en los residuos después del secado. La cantidad de líquido extraída de los residuos se puede controlar para que se ajuste al uso previsto del material compuesto obtenido finalmente. Además, el secado abarca cualquier medio de secado, por ejemplo, colocando los residuos en el exterior y dejándolos secar, bajo una corriente de aire seco, en una cámara de horno o exprimiendo el líquido. En el contexto de la presente invención, el secado incluye la eliminación de al menos el 50 % de la humedad, a veces el 60 %, el 70 %, el 80 %, el 90 %, el 95 % e incluso, a veces, hasta el 99 % de la humedad inicialmente contenida en el desecho o el elemento (esto puede determinarse ponderando el desecho o el elemento antes y después del secado). Se observa que no es necesario eliminar del 99-100 % de la humedad de los residuos y, en algunas aplicaciones, incluso se prefiere que quede algo de agua en los residuos para el procedimiento posterior de preparación del material compuesto o para el procesamiento de los residuos con los cordones de caucho y/o neumáticos. En algunos casos, los residuos obtenidos después del secado y usados para preparar el material compuesto tal como se describe en esta invención tienen agua y, opcionalmente, otros líquidos volátiles tales como etanol, con un contenido en el intervalo de aproximadamente el 1 % y aproximadamente el 11 %.

[0036] “caucho vulcanizado” se usa en esta invención para indicar polímeros de caucho reticulado. Los polímeros de caucho son normalmente elastómeros de hidrocarburos, tales como poliisopreno (ya sea caucho natural, por ejemplo caucho de goma o caucho sintético) y caucho de estireno-butadieno (SBR). La reticulación normalmente incluye la reacción del polímero de caucho con azufre, peróxidos o cualquier otro agente de reticulación conocido por los expertos en la materia, durante la cual las cadenas poliméricas individuales se interconectan covalentemente entre sí para producir una matriz tridimensional. La vulcanización de los polímeros de caucho transforma gradualmente los elastómeros en termoestables. El grado de vulcanización puede variar de un caucho a otro, dependiendo de la aplicación del caucho vulcanizado. Debe entenderse que se puede usar cualquier caucho vulcanizado en cualquier grado de vulcanización. También debe tenerse en cuenta que el caucho vulcanizado puede comprender una parte de caucho no vulcanizado o desvulcanizado, especialmente cuando la fuente del caucho vulcanizado son los residuos de caucho y el caucho vulcanizado desechado de las plantas de fabricación de caucho. Normalmente, el caucho no vulcanizado o desvulcanizado no superaría más del 10 % o incluso el 5 % o incluso tan solo el 1 % del peso total de la masa de caucho vulcanizado. El caucho vulcanizado también puede comprender aditivos de caucho tales como materiales de relleno y fibras, incluidos residuos o contaminantes a los que estuvo expuesto el caucho durante la reacción de vulcanización, durante su uso o procesamiento (por ejemplo, recauchutado, tratamiento de reciclaje o reducción de tamaño para obtener caucho en trocitos).

[0038] El caucho vulcanizado puede tener una pureza inferior al 100 % y puede comprender pequeñas cantidades de otros residuos en una cantidad de entre el 0,1 y el 20 % p/p del peso total del caucho vulcanizado, a veces el caucho vulcanizado comprende entre el 0,5 y el 10 % p/p de residuos, o entre el 1 y el 5 % p/p de residuos. Estos residuos incluyen cordones de neumáticos, acero, sílice, agentes antiadherentes, aceite, arena, hierro, cenizas y carbonato de calcio.

[0040] En algunos casos, el “caucho vulcanizado” es caucho vulcanizado a partir de productos de caucho vulcanizado desechados, tales como, sin limitarse a ellos, neumáticos, parachoques, suelas de zapatos, guantes de látex y caucho usados, cintas transportadoras, y también puede provenir de residuos de caucho industrial y caucho vulcanizado desechado de plantas de fabricación de caucho. Este último puede comprender un poco de caucho parcialmente o no vulcanizado como componente secundario. En algunas otras realizaciones, el caucho vulcanizado se origina a partir de material virgen, ya sea natural o sintético.

[0042] Los productos de caucho vulcanizado desechados (por ejemplo, los residuos de neumáticos) se trituran hasta obtener cualquier tipo de forma particulada de caucho conocida en la técnica, tal como pedazos, fragmentos, cortes, trozos, caucho molido y caucho en trocitos.

[0044] En algunos casos, el término “caucho vulcanizado” puede referirse a cualquier componente de los residuos de neumáticos, incluidos, entre otros, el neumático entero (la banda de rodadura y la carcasa) o las diferentes formas de procesamiento (dimensionamiento y forma) del neumático, incluyendo cortes de neumáticos, trozos de neumáticos, caucho molido, caucho en trocitos, fragmentos de neumáticos, polvo de neumáticos, cordones de neumáticos, etc.

[0045] En la mayoría de los casos, la producción de trozos o astillas de neumáticos implica la trituración primaria y secundaria por parte de las trituradoras de neumáticos. Los neumáticos desechados también se someten a un proceso de reducción de tamaño para obtener normalmente fragmentos de neumáticos, trozos de neumáticos, caucho molido o caucho en trocitos. De manera similar, cuando se usan otras fuentes de caucho vulcanizado, estas también se reducen de tamaño para obtener partículas procesables.

[0046] Debe entenderse que “neumático” tiene su significado convencional. Los neumáticos son predominantemente de caucho vulcanizado, cordones de neumáticos y acero. Otros constituyentes pueden incluir carbono, minerales (por ejemplo, zinc y azufre). Según las Directrices técnicas sobre la identificación y la gestión de neumáticos usados, del PNUMA, Convenio de Basilea de 1999, en promedio, los neumáticos contienen entre un 45 y un 47 % de caucho, entre un 21 y un 22 % de carbono, entre un 16 y un 25 % de acero, aproximadamente un 5 % de cordones de neumáticos, un 1 a un 2 % de zinc, aproximadamente un 1 % de azufre y un 5 a un 8 % de aditivos. Por lo tanto, todos estos componentes pueden estar presentes en los residuos de neumáticos tal como se usan en esta invención. La expresión “fragmentos de neumáticos” se usa para referirse a las partículas de neumáticos que tienen una forma irregular y varían en tamaño, y su tamaño varía de 300 a 460 mm de largo por 100 a 230 mm de ancho y hasta tan solo 100 a 150 mm de longitud. El tamaño y la forma pueden controlarse mediante el proceso de su preparación, las instrucciones/equipo del fabricante y el estado. Por lo general, durante el proceso de trituración de los neumáticos, quedan expuestos los fragmentos internos de la correa de acero a lo largo de los bordes de los fragmentos de los neumáticos. Los fragmentos de la correa de acero se retiran normalmente de los fragmentos del neumático antes del procesamiento según la invención. En algunas realizaciones, los fragmentos de correa de acero se eliminan mediante un separador magnético, técnicas de separación gravimétrica, un sistema separador de corrientes parásitas y cualquier otra técnica de separación comúnmente usada.

[0047] Los “trozos de neumáticos” se usan en esta invención para indicar fragmentos de neumáticos procesados que normalmente tienen un tamaño de 76 mm a 13 mm.

[0048] El término “caucho molido” se usa en esta invención para indicar caucho con un tamaño comprendido entre 19 mm y 0,15 mm (tamiz N.º 100) dependiendo, entre otras cosas, del tipo de equipo de reducción de tamaño y de la aplicación prevista. La producción de caucho molido se puede lograr mediante granuladores, molinos de martillos o máquinas de molienda fina. Los granuladores suelen producir partículas de forma regular y cúbicas con un área de superficie comparativamente baja. En ocasiones, las correas o cordones de fibra de vidrio se separan del polvo de caucho fino, generalmente mediante un separador de aire. El caucho molido puede someterse a un ciclo doble de separación magnética, luego tamizarse y recuperarse en fracciones de varios tamaños.

[0049] “Caucho en trocitos” se usa en esta invención para indicar caucho con un tamaño comprendido entre 4,75 mm (tamiz Nº.4) y menos de 0,075 mm (tamiz Nº.200). Se puede aplicar cualquier método común que se utilice para convertir neumáticos de desecho en caucho en trocitos, como el proceso en molino triturador, el proceso de granulado y el proceso en micromolino. El proceso en molino triturador, en donde los neumáticos de desecho se hacen pasar entre tambores de acero corrugado giratorios, genera partículas rasgadas de forma irregular que crean una gran área de superficie. Estas migajas varían en tamaño de aproximadamente 4,75 mm a 0,5 mm (tamiz número 4 a número 40) y se denominan comúnmente caucho en trocitos molido. El proceso granulador se usa para obtener partículas de caucho en trocitos granuladas, separando el caucho con placas de acero giratorias que pasan con una tolerancia cercana. El caucho en trocitos molido fino con tamaños que van desde 0,5 mm (tamiz Nº.40) hasta tan solo 0,075 mm (tamiz Nº.200) se obtiene mediante un proceso en micromolino. También se pueden usar técnicas criogénicas, en donde las partículas de caucho se ponen en contacto con nitrógeno líquido haciendo que las partículas se tornen frágiles y fáciles de romper en partículas pequeñas. Esta técnica se usa a menudo antes de la molienda final.

[0050] El término “cordones de neumáticos”, que se usa indistintamente con el término “fibras de neumáticos”, denota un material filamentoso fibroso de alta resistencia (alto módulo) que tiene un grado de contracción relativamente bajo y presenta un bajo grado de histéresis. Los cordones de neumáticos se usan como filamentos de refuerzo que proporcionan a los neumáticos una mejor resistencia a la fatiga por compresión para los productos de caucho. Los cordones de neumáticos, aunque se refieren a neumáticos, también pueden derivarse de cintas transportadoras de caucho, mangueras de caucho agrícolas y de fontanería, etc. Los cordones de neumáticos pueden incluir, sin limitarse a ellos, poliéster (por ejemplo, tereftalato de polietileno, PET), poliamida (nylon), poliamida aromática (por ejemplo, aramida y p-aramida), rayón, algodón, fibras de carbono o cualquier otro material usado en la industria de neumáticos/correas. Otras fuentes de cordones para neumáticos son materiales vírgenes, es decir, materiales tales como fibras hechas de rayón, nylon y poliésteres, que no se derivan de un producto usado, y fibras que son equivalentes a cordones de neumáticos de la industria textil o textiles tales como telas viejas o alfombras sintéticas. Material compuesto

[0051] De acuerdo con lo anterior, la presente descripción proporciona un material compuesto que comprende un primer componente y un segundo componente, el primer componente comprende un elemento orgánico y un elemento termoplástico y el segundo componente comprende al menos un elemento seleccionado del grupo que consiste en caucho vulcanizado y cordones de neumáticos.

[0052] El primer componente comprende al menos un elemento orgánico y un elemento termoplástico.

[0053] El elemento orgánico está en un intervalo del 10 % (p/p) del material compuesto total, hasta aproximadamente el 49 % p/p.

[0054] El primer componente también comprende un elemento termoplástico. En algunas realizaciones, la cantidad del elemento termoplástico está en un intervalo de al menos el 1 % p/p, el 2 % p/p, el 5 % p/p o incluso el 10 % p/p del material compuesto total hasta un % p/p superior de hasta el 30 % p/p del elemento termoplástico del material compuesto total.

[0055] La cantidad del primer componente está entre aproximadamente el 10 % p/p y aproximadamente el 50 % p/p del material compuesto.

[0056] El primer componente también puede incluir plástico. La cantidad de plástico en el primer componente puede oscilar entre cero y aproximadamente el 40 % p/p, o hasta aproximadamente el 35 % p/p o incluso hasta aproximadamente el 30 % p/p. En algunas realizaciones, la cantidad de plástico en el material compuesto es de al menos el 1 % p/p, el 3 % p/p, el 5 % p/p, el 10 % p/p o incluso el 15 % p/p, pero no más del 30 % p/p o el 25 % p/p o incluso no más del 20 % p/p. Algunos ejemplos no limitativos de material plástico que pueden formar parte del primer componente y, por lo tanto, del material compuesto incluyen poliolefinas sintéticas (por ejemplo, polietileno de alta densidad (High Density Polyethylene, HDPE), polietileno de baja densidad (Low Density Polyethylene, LDPE), polietileno lineal de baja densidad (Linear Low Density Polyethylene, LLPE), polipropileno (PP)); poliestireno (PS) (incluido el poliestireno de alto impacto, High Impact Polystyrene, HIPS), cloruro de polivinilo (PVC) rígido y plastificado, ABS (acrilonitrilo butadieno estireno), PU (poliuretano), poliamidas (PA) y copolímeros de etileno-alcohol vinílico (Ethylene Vinyl Alcohol Copolymers, EVOH).

[0057] Según algunas realizaciones, el primer componente también comprende un elemento inorgánico tal como metal, arena y arcilla. La cantidad del elemento inorgánico puede oscilar entre al menos aproximadamente el 1 % p/p, aproximadamente el 2 % p/p, aproximadamente el 5 % p/p, aproximadamente el 10 % p/p o al menos aproximadamente el 15 % p/p de materia inorgánica; pero menos de aproximadamente el 50 % p/p, aproximadamente el 40 % p/p, aproximadamente el 30 % p/p o incluso menos de aproximadamente el 20 % p/p en el material compuesto. En algunas realizaciones, el primer componente se deriva de residuos sustancialmente no clasificados (Substantially Unsorted Waste, SUW). En algunas realizaciones más específicas, los residuos no clasificados son residuos sólidos municipales (Municipal Solid Waste, MSW). Si bien los diferentes elementos del primer componente, es decir, el elemento orgánico, el elemento termoplástico, etc., pueden provenir de la misma fuente, por ejemplo, la misma masa de SUW/MSW, a veces pueden provenir de diferentes fuentes. Por ejemplo, el elemento orgánico puede provenir de cortes de jardín y/o residuos domésticos orgánicos, el elemento termoplástico puede provenir de botellas y recipientes de plástico recolectados.

[0058] El segundo componente comprende al menos un elemento seleccionado entre caucho vulcanizado y cordones de neumáticos. La cantidad del segundo componente fuera del primer componente y el segundo componente combinados está en el intervalo de al menos aproximadamente el 50 % p/p, aproximadamente el 55 % p/p, aproximadamente el 60 % p/p, aproximadamente el 65 % p/p, aproximadamente el 70 % p/p, aproximadamente el 75 % p/p, aproximadamente el 80 % p/p o al menos aproximadamente el 85 % p/p del peso total del material compuesto hasta un límite superior de menos del 90 % p/p, aproximadamente el 85 % p/p, aproximadamente el 80 % p/p, aproximadamente el 75 % p/p. aproximadamente el 70 % p/p, aproximadamente el 65 % p/p o menos de aproximadamente el 60 % p/p del peso total del primer componente y el segundo componente combinados.

[0059] En algunos casos, la cantidad en peso de caucho vulcanizado del primer componente y el segundo componente combinados total oscila entre al menos aproximadamente el 20 %, aproximadamente el 25 %, aproximadamente el 30 %, aproximadamente el 35 %, aproximadamente el 40 %, aproximadamente el 45 %, aproximadamente el 50 % o al menos aproximadamente el 55 % del peso total hasta un límite superior de menos de aproximadamente el 90 % (cuando no hay cordones de neumáticos), aproximadamente el 85 % (cuando también pueden estar presentes cordones de neumáticos), aproximadamente 80 %, aproximadamente 75 %, aproximadamente 70 %, aproximadamente 65 o menos de aproximadamente 60 % del peso total.

[0060] En algunos casos, la cantidad de cordones de neumáticos en peso con respecto al total de los componentes primero y segundo combinados oscila entre al menos aproximadamente nula, aproximadamente el 1 %, aproximadamente el 2 %, aproximadamente el 5 %, aproximadamente el 10 %, aproximadamente el 15 %, aproximadamente el 20 % o al menos aproximadamente el 25 % hasta un límite superior de menos de aproximadamente el 30 %, aproximadamente el 25 %, aproximadamente el 20 %, aproximadamente el 15 %, aproximadamente el 5 % o menos de aproximadamente el 3 %.

[0061] En aras de la claridad, dado que algunos cordones de neumáticos también se consideran materiales plásticos (por ejemplo, poliamida y poliéster), debe entenderse que los polímeros en forma de cordones que son adecuados para su uso como cordones de neumático se calculan como cordones de neumático únicamente y no como parte del elemento termoplástico del primer componente. Del mismo modo, el material plástico que no está en forma de cordones que son adecuados para su uso como cordones de neumáticos se calcula aquí como parte del elemento termoplástico del primer componente.

[0062] Normalmente, el peso total del primer componente y del segundo componente combinados es el peso total del material compuesto.

[0063] En una realización, el segundo componente comprende al menos caucho vulcanizado. Sin limitarse a esto, la adición de cordones de neumáticos puede ayudar a aumentar la resistencia mecánica del material compuesto resultante. La longitud de los cordones de los neumáticos usados también tiene un efecto sobre la resistencia del material compuesto resultante: cuanto más larga es la fibra, más fuerte es el material resultante. El aumento de la resistencia mecánica permite el uso del material compuesto en diversas aplicaciones en las que normalmente se usan materiales elásticos. En ocasiones, la composición y, como resultado, las propiedades del material compuesto, pueden ajustarse añadiendo otros elementos durante su preparación o después de su formación. Algunos ejemplos no limitativos de otros elementos que pueden ser beneficiosos para incorporar en el material compuesto son los pigmentos de color y el carbono activo.

[0064] Según algunas realizaciones, el primer componente es un residuo procesado que comprende al menos un residuo orgánico y un residuo termoplástico. El término “residuo procesado” se refiere a los residuos que se sometieron al menos a una manipulación: secado, mezcla mientras se calentaba bajo fuerzas de cizallamiento, extrusión y, opcionalmente, también formación de partículas y tamizado. A veces, el procesamiento de los residuos para obtener el primer componente puede comprender todas las acciones mencionadas anteriormente. El residuo procesado se obtiene, en algunos casos, como material particulado en el intervalo de tamaño de entre aproximadamente 0,01 mm y aproximadamente 2,5 mm de diámetro, pero a veces puede ser inferior a aproximadamente 1,5 mm, incluso más normalmente se usan partículas que tienen un tamaño de entre aproximadamente 0,7 mm y aproximadamente 1,5 mm o menos de aproximadamente 0,7 mm de diámetro. Según un ejemplo, el primer componente es un residuo procesado en partículas que tiene un intervalo de tamaño de entre 0,01 mm y 0,7 mm de diámetro.

[0065] Según algunas realizaciones, los residuos son residuos sustancialmente no clasificados (Substantially Unsorted Waste, SUW) que pueden proporcionar un residuo procesado como se describe en el documento PCT/IL2010/000027, en tramitación conjunta. Este residuo procesado se prepara procesando residuos sustancialmente no clasificados usando las siguientes etapas mínimas de particulado de residuos sustancialmente no clasificados que comprenden materia orgánica y, opcionalmente, plásticos y calentando mientras se mezcla el material de desecho particulado a una temperatura de al menos aproximadamente 100 °C bajo fuerzas de cizallamiento para obtener así el residuo procesado. Los residuos no clasificados se pueden secar antes del procesamiento.

[0066] Los residuos procesados usados, a veces, como primer componente pueden caracterizarse por su energía superficial. Según una realización de la invención, los residuos procesados obtenidos del SUW tienen una energía superficial que está por encima de aproximadamente 35 dinas/cm (0,035 Newton/m), preferiblemente por encima de aproximadamente 40 dinas/cm (0,040 Newton/m) e incluso más preferiblemente por encima de 45 dinas/cm (0,045 Newton/m). A modo de comparación, la energía superficial del polietileno es de aproximadamente 35 dinas/cm (0,035 Newton/m) y del polipropileno es de aproximadamente 31 dinas/cm (0,031 Newton/m), y del politetrafluoroetileno (PTFE/Teflón) de 18-20 dinas/cm (0,018-0,020 Newton/m). El SUW procesado tiene, por lo tanto, una alta energía superficial y, de hecho, el SUW procesado tiene una energía superficial que es mayor que la de las poliolefinas. Esta energía superficial relativamente alta permite una fuerte interacción en su superficie con otras sustancias polares, tales como pintura, adhesivos, madera, diversas piedras y otras, por ejemplo, al procesarse con el segundo componente para formar el material compuesto de la invención.

[0067] Otras características del primer componente de la invención, cuando se usan residuos no clasificados procesados, incluyen:

[0068] - una densidad superior a aproximadamente 1,2 g/cm<3>(1.200 kg/m<3>), normalmente en el intervalo de 1,2 a 1,7 g/cm<3>(1.200 a1.700 kg/m<3>).

[0069] - módulo de elasticidad a la tracción superior a aproximadamente 600 MPa (también denominado a veces con los términos módulos elásticos o módulo de tracción). El módulo de elasticidad a la tracción se define generalmente por la resistencia de un material a deformarse elásticamente (es decir, de forma no permanente) cuando se le aplica una fuerza. Cuanto mayor sea la fuerza requerida, más rígido será el material.

[0070] - Resistencia a la tracción por encima de aproximadamente 5 MPa, 6 MPa, 7 MPa e incluso por encima de 8 MPa, es decir, la tensión a la que un material falla o se deforma permanentemente bajo tensión;

[0071] - Resistencia a la flexión por encima de aproximadamente 7 MPa, por encima de aproximadamente 9 MPa e incluso a aproximadamente 11 MPa (también denominada a veces con el término resistencia a la flexión), es decir, la tensión aplicada a un material en el momento de la ruptura.

[0072] - Un módulo de flexión superior a aproximadamente 2000 MPa, superior a aproximadamente 3000 MPa e incluso aproximadamente 3500 MPa, que se refiere a la rigidez del material en flexión, es decir, su resistencia a la deformación por una fuerza aplicada.

[0073] - Resistencia al impacto superior a aproximadamente 12 J/m, superior a aproximadamente 13 J/m, 15 J/m e incluso superior a aproximadamente 17 J/m (impacto Izod con muescas), que se refiere a la capacidad de un material para soportar cargas de choque.

[0074] - Impacto de Charpy por encima de aproximadamente 1,5 kJ/m<2>, 1,6 kJ/m<2>, 1,7 kJ/m<2>o incluso 1,8 kJ/m<2>(prueba de Charpy sin muescas), que se refiere a la energía por unidad de área necesaria para romper una muestra de ensayo en caso de impacto por flexión.

[0075] En algunas realizaciones, el material compuesto está compuesto por un 10-50 % p/p de un primer componente, un 20-90 % p/p de caucho vulcanizado y un 0-30 % p/p de fibras de neumático, en donde la cantidad combinada de caucho vulcanizado y fibras de neumático está entre el 50 y el 90 % p/p. Según otra realización, el material compuesto también comprende hasta un 12 %, normalmente hasta un 10 % p/p de líquidos volátiles (es decir, líquidos que tienen una presión de vapor de al menos 15 mm Hg (1.999,84 Pa) a 20 °C, por ejemplo, agua y etanol).

[0076] Según un ejemplo, el caucho vulcanizado comprende migajas de neumáticos.

[0077] El material compuesto puede comprender además materiales de relleno y otros aditivos que son habituales en la fabricación de artículos, tales como absorbentes, plastificantes, aglutinantes, negro de carbón, bloqueadores UV, metales, aditivos de peso, arena, sílice y pigmentos. La cantidad combinada de estos aditivos normalmente no supera más del 10 %, o no más del 5 % e incluso no más del 2 % en peso del peso total del material compuesto.

[0078] En algunas otras realizaciones, el material compuesto comprende hasta un 90 %, 85 %, 80 %, 75 %, 70 %, 65 %, 60 %, 55 % o 50 % de caucho en trocitos, 50 %, 45 %, 40 %, 35 %, 30 %, 25 %, 20 %, 15 % o 10 % del primer componente; 40 %, 35 %, 30 %, 25 %, 20 %, 15 % o 10 % cordones y hasta 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 o 1 % de líquidos volátiles (por ejemplo, agua) en peso.

[0079] Según un ejemplo, las cantidades mínimas de caucho en trocitos y del primer componente son del 50 % y el 10 % en peso, respectivamente.

[0080] Según un ejemplo, el material compuesto comprende un elemento orgánico, un elemento termoplástico y el segundo componente consiste en caucho vulcanizado. Según otra realización, el material compuesto comprende un elemento orgánico, un elemento termoplástico y el segundo componente consiste en fibras de neumático.

[0081] Propiedades del material compuesto

[0082] El material compuesto presenta cierto comportamiento termoplástico que puede caracterizarse por los siguientes parámetros (propiedades):

[0083] - Impacto de Charpy que oscila entre al menos unos 6,7 kJ/m<2>y, como máximo, unos 17,5 kJ/m<2>(determinado por la norma ISO 179 en un aparato de prueba Ray-Ran),

[0084] - resistencia máxima a la tracción comprendida entre al menos aproximadamente 1,3 MPa y, como máximo, aproximadamente 4,5 MPa (determinada por la norma ISO 527-1-2 en un aparato de prueba (testométrico) M350-10KN),

[0085] - módulo de elasticidad que oscila entre al menos aproximadamente 85 MPa y, como máximo, aproximadamente 740 MPa (determinado por la norma ISO 527-1-2 en un comprobador (testométrico) M350-10KN),

[0086] - un alargamiento en el freno que oscila entre al menos aproximadamente el 2,0 % y como máximo aproximadamente el 9,4 %, determinado por la norma ISO 527-1-2 en un comprobador M350-10KN (testométrico)),

[0087] - una resistencia a la flexión que oscila entre al menos aproximadamente 2 MPa y como máximo aproximadamente 9,4 MPa (determinada por la norma ISO 178 en un aparato de ensayo (testométrico) M350-10KN), y

[0088] - un módulo de flexión que oscila entre al menos 341 MPa y, como máximo, aproximadamente 771 MPa (determinado por la norma ISO 178 en un comprobador M350-10KN (testométrico)).

[0089] También se descubrió que el material compuesto es inyectable, por ejemplo, cuando se calienta, puede someterse a moldeo por inyección.

[0090] Además, se ha descubierto que el material compuesto retiene los contaminantes derivados de neumáticos, tales como los hidrocarburos aromáticos (PAH) y ciertos metales como el hierro, el arsénico, el cadmio, el cromo y el manganeso, intactos en el material compuesto y, por lo tanto, minimiza o elimina los peligros ambientales asociados con la eliminación de los residuos de neumáticos. La retención de sustancias contaminantes puede determinarse mediante pruebas de lixiviación, tal como se describe mediante procedimientos tales como el método 1310 de la EPA SLO-846, y en comparación con la lixiviación del segundo componente según la invención sin combinarse con el primer componente tal como se describe en esta invención.

[0091] Otras propiedades que pueden definir el material compuesto incluyen:

[0092] - densidad;

[0093] - punto de fusión y reblandecimiento;

[0094] - flexibilidad a baja temperatura;

[0095] - flujo en espiral;

[0096] - dureza (Shore A);

[0097] - análisis elemental;

[0098] - lixiviación en agua, salmuera y agua de mar;

[0099] - tracción a la rotura;

[0100] - alargamiento;

[0101] - módulo al 100 %;

[0102] - temperatura de deflexión térmica;

[0103] - resistencia a la fluencia; módulo de flexión

[0104] - Impacto de Charpy;

[0105] - conductividad térmica, eléctrica y acústica; y

[0106] - envejecimiento (rayos UV, enterramiento del suelo, agua salada, ozono, etc.).

[0107] Método de preparación

[0108] La presente descripción proporciona además un proceso que comprende:

[0109] - mezclar mientras se calienta bajo fuerzas de cizallamiento un primer componente que comprende residuos orgánicos y residuos termoplásticos y un segundo componente que comprende al menos un elemento seleccionado del grupo que consiste en fibras de caucho vulcanizado y neumáticos para obtener una masa fundida;

[0110] - procesar la masa fundida, el procesamiento comprende al menos enfriar la masa fundida para obtener un material compuesto que comprende:

[0111] - elemento orgánico;

[0112] - elemento termoplástico; y

[0113] - al menos un elemento seleccionado del grupo que consiste en caucho vulcanizado y fibras de neumáticos.

[0114] Dentro del mismo aspecto, también se proporciona un proceso que comprende:

[0115] - someter al menos los residuos orgánicos y los residuos termoplásticos a al menos una etapa de procesamiento seleccionada del grupo que consiste en secar, formar partículas, mezclar y calentar bajo fuerzas de cizallamiento, para obtener un primer componente;

[0116] - mezclar mientras se calienta bajo fuerzas de cizallamiento el primer componente con un segundo componente que comprende un elemento seleccionado del grupo que consiste en caucho vulcanizado y cordones de neumáticos, para obtener una masa fundida; y

[0117] - procesar la masa fundida, donde el procesamiento comprende al menos enfriar para obtener un material compuesto que comprende:

[0118] - elemento orgánico;

[0119] - elemento termoplástico; y

[0120] - al menos un elemento adicional seleccionado del grupo que consiste en caucho vulcanizado y cordones de neumáticos.

[0121] Sin embargo, dentro de este aspecto de la invención, se proporciona un proceso que comprende:

[0122] - mezclar mientras se calienta bajo fuerzas de cizallamiento un primer componente que comprende residuos procesados con un segundo componente que comprende al menos un elemento seleccionado del grupo que consiste en caucho vulcanizado y cordones de neumáticos para obtener una masa fundida; y

[0123] - procesar la masa fundida, en donde el procesamiento comprende al menos enfriar para obtener un material compuesto que comprende:

[0124] - elemento orgánico;

[0125] - elemento termoplástico; y

[0126] - al menos un elemento seleccionado del grupo que consiste en caucho vulcanizado y cordones de neumáticos En una realización, el primer componente es un residuo procesado sin clasificar. Los residuos no clasificados procesados se pueden obtener mezclando y calentando SUW seco y particulado, bajo fuerzas de cizallamiento y finalmente se extruyen como se explica en detalle en el documento PCT/IL2010/000027, en trámite adjunto, que se incorpora aquí como referencia. En una realización, el procesamiento del SUW comprende al menos una etapa de particulado, secado, mezcla, tamizado y mezclado mientras se calienta, extruir la masa fundida que se obtiene después de mezclar mientras se calienta bajo fuerzas de cizallamiento, granulación y tamizado. A veces, el procesamiento del SUW para obtener el primer componente puede comprender todas las acciones mencionadas anteriormente. El SUW procesado se obtiene, en algunas realizaciones, como material particulado.

[0127] Un hallazgo del presente proceso es que, si bien el calentamiento con el fin de reciclar el caucho vulcanizado requiere altas temperaturas y alta presión, el material compuesto de la invención se puede preparar a temperaturas y presiones mucho más bajas que otros procesos de reciclaje del caucho vulcanizado. Por lo tanto, el proceso de la invención puede considerarse un proceso más eficiente desde el punto de vista energético en comparación con los usados para reciclar caucho vulcanizado.

[0128] El primer componente y el segundo componente se mezclan antes de mezclarse mientras se calientan bajo fuerzas de cizallamiento.

[0129] La cantidad del primer componente y del segundo componente puede variar. El primer componente está en una cantidad entre el 10 % del peso total de la cantidad combinada del primer componente y el segundo componente (p/p) y el 50 % p/p y el segundo componente está en una cantidad entre el 50 % p/p y el 90 % p/p de la cantidad combinada del primer componente y el segundo componente.

[0130] El primer componente comprende residuos orgánicos. La cantidad de residuos orgánicos oscila entre el 10 % p/p de la mezcla total, a veces, aproximadamente el 15 %, aproximadamente el 20 %, aproximadamente el 25 %, aproximadamente el 30 %, aproximadamente el 35 %, aproximadamente el 40 % e incluso al menos aproximadamente el 48 % en peso del peso total del primer y segundo componentes combinados y el 49 %, normalmente menos de aproximadamente el 45 %, aproximadamente el 40 %, aproximadamente el 35 % o incluso menos de aproximadamente el 30 % de materia orgánica en peso del peso total de los componentes combinados.

[0131] El primer componente también comprende residuos termoplásticos. En algunos casos, la cantidad de residuos termoplásticos oscila entre un 1 %, 2 %, 5 % o incluso un 10 % en peso inferior del peso total de los componentes primero y segundo combinados y un % superior de hasta aproximadamente el 49 %, normalmente menos de aproximadamente el 45 %, aproximadamente el 40 %, aproximadamente el 35 % o incluso menos de aproximadamente el 30 % del peso de los residuos termoplásticos con respecto al peso total.

[0132] El segundo componente comprende al menos un elemento seleccionado del grupo que consiste en caucho vulcanizado y cordones de neumáticos. La cantidad del segundo componente respecto del peso total de los componentes primero y segundo combinados puede oscilar desde al menos el 50 %, aproximadamente el 55 %, aproximadamente el 60 %, aproximadamente el 65 %, aproximadamente el 70 %, aproximadamente el 75 %, aproximadamente el 80 % o al menos aproximadamente el 85 % en peso del peso total del primer y segundo componentes combinados hasta un límite superior de menos del 90 %, aproximadamente el 85 %, aproximadamente el 80 %, aproximadamente el 75 %, aproximadamente el 65 o menos de aproximadamente el 60 %. peso del peso total de los componentes combinados.

[0133] La cantidad en peso de caucho vulcanizado respecto del peso total del primer y segundo componentes combinados puede oscilar entre al menos aproximadamente el 20 %, aproximadamente el 25 %, aproximadamente el 30 %, aproximadamente el 35 %, aproximadamente el 40 %, aproximadamente el 45 %, aproximadamente el 50 % o al menos aproximadamente el 55 % hasta un límite superior de menos de aproximadamente el 90 % (por ejemplo, cuando no hay cordones de neumáticos), aproximadamente el 85 %, aproximadamente el 80 %, aproximadamente el 75 %, aproximadamente el 70 %, aproximadamente el 65 % o menos. luego aproximadamente el 60 % del peso total de los componentes combinados.

[0134] Cuando el segundo componente comprende caucho de neumáticos y cordones de neumáticos, el caucho de neumáticos se selecciona del grupo que consiste en cortes de neumáticos, neumáticos astillados, caucho molido y caucho en trocitos y los cordones de neumáticos se seleccionan del grupo que consiste en al menos uno de poliéster, poliamida, alcohol polivinílico y rayón.

[0135] En un ejemplo, el calentamiento bajo fuerzas de cizallamiento es a una temperatura en el intervalo de entre aproximadamente 100 °C y aproximadamente 200 °C. En algunas realizaciones, la temperatura está en cualquier intervalo de entre un extremo inferior de 115 °C, 120 °C o 125 °C y un extremo superior de 160 °C y 180 °C.

[0136] La mezcla mientras se calienta puede ir precedida de una premezcla (sin calentamiento) del primer componente y el segundo componente. Además, a veces, la formación de partículas puede tener lugar antes de la mezcla. Por ejemplo, cuando el primer componente es un residuo procesado sin clasificar, este último puede particularse y tamizarse antes de mezclarlo con al menos una de las fibras de caucho vulcanizado y neumáticos. En algunas realizaciones, el primer componente particulado tiene un intervalo de tamaño de entre aproximadamente 0,01 mm y aproximadamente 2,5 mm de diámetro, en algunas realizaciones entre 0,01 mm y aproximadamente 0,7 mm, en algunas realizaciones entre aproximadamente 0,7 mm y aproximadamente 1,5 mm y en algunas realizaciones entre aproximadamente 1,5 y aproximadamente 2,5 mm. El particulado se puede alcanzar moliendo, desmenuzando, cortando, troceando, aplastando, desmigajando o picando mediante procesos de reducción de tamaño convencionales, que incluyen, sin limitarse a ellos, trituradoras, moledoras, picadoras, granuladoras, que, cuando sea necesario, pueden estar equipadas con cuchillas, martillos o placas que están hechos de materiales robustos como acero inoxidable o titanio.

[0137] Además, antes de mezclar mientras se calienta, puede tener lugar el secado. El secado puede ser de los componentes primero y/o segundo tal como se reciben, sobre materia particulada. El secado se puede lograr por cualquier medio, por ejemplo, colocando los residuos al aire libre y dejándolos secar, bajo una corriente de aire seco, en una cámara de horno o exprimiendo el líquido. En una realización, el primer componente es SUW que se somete a secado y formación de partículas antes de mezclarse con el segundo componente.

[0138] En algunas realizaciones, antes de mezclar mientras se calienta, puede tener lugar la separación de los elementos de valor económico. Dichos elementos pueden incluir materiales o artículos reciclables, como baterías, aluminio y hierro, vidrio, cerámica, papel, cartón, etc. La separación de dichos elementos de la materia particulada puede realizarse mediante el uso de tamices adecuados, separadores magnéticos, separadores de corrientes parásitas, sistemas de flotación, técnicas de separación gravimétrica, etc. Por ejemplo, los cordones de acero sueltos pueden separarse de los neumáticos triturados haciendo pasar los neumáticos triturados sobre un transportador bajo un imán o una serie de imanes. Es posible que aún quede cierta cantidad de cordones de acero sueltos en el segundo componente. Se estima que el caucho vulcanizado todavía puede representar aproximadamente el 0,1, 0,2, 0,5, 1, 2, 3, 4 o incluso hasta el 5 % en peso del peso total del caucho que forma el segundo componente.

[0139] Se observa que el proceso descrito en esta invención no requiere la extracción de los fragmentos de neumáticos y/o los cordones de los neumáticos que normalmente se retiran de los procesos de reciclaje de neumáticos. En otras palabras, el proceso descrito en esta invención también permite el reciclaje de estos elementos. Sin pretender imponer ninguna teoría, se cree que la presencia de fragmentos de neumáticos y cordones de neumáticos afecta a las propiedades mecánicas del material compuesto resultante.

[0140] La mezcla también puede implicar la adición de al menos un material plástico. De manera similar, la mezcla del material plástico puede ser antes o durante la mezcla mientras se calienta bajo fuerzas de cizallamiento. En otras palabras, el plástico se puede añadir en una etapa de premezcla, como se ha descrito anteriormente, o se puede añadir mientras se calienta y se mezcla. El plástico se puede seleccionar del grupo que consiste en polietileno, cloruro de polivinilo, poliestireno, poliuretano, elastómeros termoplásticos, polipropileno y mezclas de los mismos. La cantidad de plástico añadida puede ser tal que se obtenga en la masa fundida una cantidad de material termoplástico en un intervalo de entre el 1 % y el 49 %.

[0141] Además, se pueden añadir varios aditivos adicionales antes o durante la etapa de mezcla mientras se calienta bajo fuerzas de cizallamiento, por ejemplo, para impartir ciertas propiedades deseadas al material compuesto resultante. Ejemplos de aditivos usados como materiales de relleno pueden incluir, sin limitarse a ellos, arena, minerales, material de neumático reciclado, vidrio, astillas de madera, materiales termoendurecibles, otros polímeros termoplásticos, grava, metal, fibras y partículas de vidrio, etc. Estos materiales de relleno pueden proceder de productos reciclados; sin embargo, también se pueden emplear materiales vírgenes. Se pueden añadir otros aditivos para mejorar la apariencia, las propiedades, la textura o el aroma del material compuesto, tales como pigmentos, agentes enmascaradores de olores (por ejemplo, carbón activado), oxidantes (por ejemplo, permanganato de potasio) o antioxidantes.

[0142] Además, se pueden añadir agentes de curado tales como azufre y peróxidos antes o durante el calentamiento mientras se mezcla. Se observa que el primer y el segundo componente, así como cualquier otro aditivo, pueden introducirse en el proceso de forma simultánea o secuencial, antes, durante y después del proceso. Además, la adición de los diversos elementos puede ser en porciones. Por ejemplo, el mezclador puede recibir primero una porción del primer componente, por ejemplo, SUW, seguida de la introducción del segundo componente, por ejemplo, caucho vulcanizado. Además, el mezclador puede incluir varias entradas para introducir los diversos elementos en diferentes ubicaciones, lo que permite, por ejemplo, la introducción de un componente después de que otros componentes ya hayan sido sometidos a algún nivel de calentamiento mientras se mezclan bajo fuerzas de cizallamiento.

[0143] La mezcla mientras se calienta bajo fuerzas de cizallamiento se realiza en una extrusora. La mezcla mientras se calienta usando fuerzas de cizallamiento normalmente da como resultado una fusión/mezcla homogénea.

[0144] En algunas realizaciones, la extrusora comprende un cilindro calentado que contiene, en rotación, uno o varios tornillos. Cuando se usa más de un solo tornillo, los tornillos pueden girar simultáneamente, girar en sentido contrario a la rotación planetaria (como en una extrusora de rodillos planetarios). Los tornillos pueden estar entrelazados o no entrelazados. El aparato de extrusión puede ser una única extrusora o combinaciones de extrusoras (tal como la extrusión en tándem) que pueden ser cualquiera de las extrusoras conocidas en la industria del plástico, incluyendo, sin limitarse a ellos, la extrusora de un solo tornillo, la extrusora doble cónica, la extrusora de doble tornillo cónico, la extrusora de tornillos múltiples. Un tipo adecuado de extrusora en el contexto de la invención es una extrusora de un solo tornillo. En algunas realizaciones, la extrusora está equipada con una zona de ventilación. En algunas otras realizaciones, la extrusora comprende una boquilla que se enfría durante la extrusión. En algunas otras realizaciones, la extrusora puede segmentarse y configurarse para aplicar una temperatura y/o presión diferenciales según se desee. Por lo general, se requiere un tiempo suficiente de cizallamiento, mezcla y residencia para permitir que los componentes combinados alcancen la temperatura requerida/deseada, que se determina obteniendo un material compuesto que muestre el comportamiento termoplástico. La temperatura deseada del material se puede alcanzar de dos maneras: mediante el calor absorbido por la mezcladora u otro dispositivo, o mediante la fricción causada por las fuerzas de cizallamiento, o una combinación de las dos formas. Es habitual añadir calor al proceso y no depender únicamente del calentamiento por fricción provocado por el cizallamiento y la mezcla. Por lo tanto, según un ejemplo, el mezclador se ajusta a una temperatura de entre aproximadamente 100 °C y 200 °C y, a veces, a una temperatura de entre aproximadamente 120 °C y 190 °C, o incluso entre aproximadamente 140 °C y aproximadamente 180 °C. La temperatura del material (medida con un dispositivo termopar, ya sea internamente o al salir de la matriz) suele ser superior a las temperaturas establecidas en la máquina, debido al calentamiento provocado por las fuerzas de cizallamiento.

[0145] Debe apreciarse que en las condiciones del proceso descrito en esta invención, es decir, calentamiento bajo fuerzas de cizallamiento a una temperatura superior a 100 °C, el material compuesto resultante puede considerarse estéril, es decir, que los patógenos contenidos en los componentes antes del proceso, tal como en los residuos no clasificados, se destruyen.

[0146] La masa fundida en caliente resultante de la mezcla mientras se calienta se enfría a continuación a temperatura ambiente (por ejemplo, a la temperatura de la habitación, que normalmente es de alrededor de 25 °C) para obtener el material compuesto.

[0147] En algunas realizaciones, el material compuesto puede volver a procesarse en las mismas condiciones o en diferentes condiciones usadas para su formación. En una realización, el material compuesto se somete a uno o más ciclos de calentamiento bajo fuerzas de cizallamiento en las mismas condiciones usadas para su producción.

[0148] Preparación de artículos manufacturados a partir de materiales compuestos y otros usos

[0149] En otro aspecto, también se proporciona un proceso que comprende proporcionar un material compuesto tal como se describe en esta invención y someter el material compuesto a al menos un calentamiento a una temperatura de la máquina de entre 100 °C y 180 °C y al menos una etapa de proceso adicional seleccionada del grupo que consiste en extrusión, moldeo y moldeo por compresión, mediante lo cual se obtiene un artículo de fabricación que tiene la forma deseada.

[0150] De acuerdo con algunas realizaciones, el material compuesto puede recalentarse a una temperatura en un intervalo de entre más de aproximadamente 100 °C, por encima de 130 °C e incluso por encima de 140 °C y hasta aproximadamente 160 °C, 180 °C o 200 °C, en la que se convierte en materia blanda y fluida. Aditivos y materiales de relleno detallados anteriormente también se añaden opcionalmente al material compuesto.

[0151] La Tabla 1 enumera los posibles productos (artículos de fabricación) que pueden prepararse procesando el material compuesto descrito en esta invención, junto con los parámetros que caracterizan el producto especificado.

[0152] Tabla 1: artículos manufacturados a partir de material compuesto

[0154]

[0156] En algunas realizaciones, el material compuesto se usa como un aditivo para los procesos de fabricación, para añadirse, por ejemplo, a un termoplástico termofusible que comprende plástico virgen o reciclado.

[0157] El material compuesto de la invención también se usa en una variedad de procesos industriales, para formar una variedad de productos semiacabados o terminados. Ejemplos no limitativos incluyen material de construcción, paneles, tablas, palés, macetas, componentes del sustrato de crecimiento vegetal y muchos otros.

[0158] En dichos productos semiacabados o acabados, el material compuesto es el único componente o está mezclado con otros materiales.

[0159] En algunas realizaciones, el proceso comprende preparar un artículo que comprende dos o más materiales adheridos entre sí para formar laminados y similares, donde al menos una capa comprende el material compuesto. Dichas estructuras multicapa pueden obtenerse mediante laminación, cocalandrado, cocompresión, coextrusión, coinyección o extrusión en tándem de dos o más materiales (uno de los cuales es el material compuesto de la invención) para formar el producto multicapa.

[0160] Además, el material compuesto se añade en algunas realizaciones como relleno, por ejemplo, para mezclarlo con betún (asfalto), para producir un material bituminoso modificado, como el betún modificado con polímeros. El material bituminoso modificado puede usarse como sustituto del betún en la construcción de carreteras, pavimentos, plataformas, membranas impermeabilizantes, asfalto polimérico, etc. Según una realización, el material similar al betún se prepara mezclando el material compuesto con betún en una mezcladora. El material compuesto se mezcla en cualquier cantidad con el betún, desde incluso el 1 % hasta el 95 % del material compuesto mezclado/betún. En una realización, el material similar al betún se forma a partir de aproximadamente un 90 % de material compuesto y, de hecho, el betún se usa como un aditivo para el material compuesto. Se ha descubierto que el material similar al betún resultante es inyectable y se puede procesar usando una extrusora.

[0161] Descripción detallada de ejemplos no limitantes

[0162] Ejemplo 1:

[0163] Equipos de procesamiento

[0164] En los siguientes procesos se emplearon diversos dispositivos y sistemas. Debe entenderse que, si bien algunos de los dispositivos fueron construidos por el inventor, todos se basan en dispositivos convencionales. Estos incluyen una trituradora, una extrusora de un solo tornillo, una mezcladora (Banbury), una máquina de moldeo por inyección, una prensa de moldeo por compresión y cualquier otra máquina en la que el material se someta a cizallamiento y/o calor, como una granuladora, una prensa de peletización, un molino, etc.

[0165] Se emplearon dos extrusoras de un solo tornillo en los siguientes ejemplos. La primera es una extrusora de diseño propio (diámetro del tornillo: 70 mm, longitud del tornillo: 2650 mm, distancia entre el tornillo y el cilindro: 0,1 mm, longitud de la matriz y el adaptador 190 mm, diámetro de la abertura de la matriz: 10 mm) y el segundo es un Erema RM 120 TE (diámetro del tornillo: 120 mm, longitud del tornillo: 4000 mm, distancia entre el tornillo y el cilindro: 0,1-0,2 mm, longitud de la matriz y el adaptador 370 mm, diámetro de la abertura de la matriz: 50 mm), ambos con una zona de ventilación.

[0166] Ejemplo 2:

[0167] Procesamiento de SUW

[0168] Se preparó un producto extruido de SUW siguiendo el proceso de extrusión II descrito en el documento PCT/IL2010/000027. Los residuos sustancialmente no clasificados (Substantially Unsorted Waste, SUW) recolectados en hogares privados se trituraron en una trituradora (tipo ZSS 850 de Zerma, China) equipada con cuchillas de acero y, a continuación, se trituraron en un granulador (granulador tipo GSH 500/600 de Zerma, China) en partículas de un tamaño de entre varias micras y varios centímetros. A continuación, las partículas molidas se tamizaron para recoger partículas en el intervalo de 100-200 mm de diámetro. El flujo de partículas de 100-200 mm pasa a través de un imán que elimina al menos parte del contenido metálico magnético original del SUW. Tras la separación de los metales magnéticos, el flujo de partículas restante se tritura (granulador tipo GSH 500/600 de Zerma, China) y se tamiza nuevamente para obtener partículas con un tamaño aproximado de 20 mm. A continuación, las partículas trituradas se secaron al aire durante unos días y se secaron bajo una corriente de aire seco, hasta eliminar al menos parte del líquido, aunque no todo, para obtener partículas secas. Las partículas secas se introdujeron en una extrusora de un solo tornillo (Erema) que se ajustó a una temperatura de 180 °C y una velocidad de rotación de aproximadamente 50 rpm. El material particulado se procesó en la extrusora con un tiempo de residencia de entre aproximadamente 3 minutos y aproximadamente 5 minutos. El producto extruido se enfrió a temperatura ambiente (en esta invención, “producto extruido II”). La inspección visual del producto extruido sugirió que contiene material fibroso, así como sustancias que tienen un punto de fusión superior a la temperatura del proceso (por ejemplo, vidrio y metal). El producto extruido se trituró posteriormente mediante un granulador (Zerma) y se tamizó para obtener partículas que tenían un tamaño aproximado inferior a 0,7 mm de diámetro. Las partículas más grandes se volvieron a triturar y se tamizaron de nuevo y así sucesivamente hasta que prácticamente todo el SUW se particuló en partículas de menos de 0,7 mm de diámetro.

[0169] Ejemplo 3:

[0170] Preparación de un material de SUW/Caucho en trocitos 1:1 (peso/peso)

[0171] El caucho en trocitos fabricado con neumáticos desechados se obtuvo de una planta de reciclaje de neumáticos (Tyrec), en un intervalo de tamaño de entre 0,3 y 5 mm dividido en tres categorías de tamaño: menos de 0,5 mm, 0,5-2 mm y 2-4 mm. Los fragmentos de neumáticos se obtuvieron cortando neumáticos desechados en una trituradora cortadora (tipo BDR 2000 de MTB, Francia). Después de la trituración, los cordones de neumáticos se separaron de los fragmentos de neumáticos. Cuando fue necesario, los neumáticos o los fragmentos de neumáticos se secaron primero antes de continuar con el procesamiento con un soplador de aire, alcanzando un contenido de humedad de no más del 10 % en peso. Luego, los fragmentos de neumáticos se pasaron por una cinta transportadora bajo un imán para separar los cordones de acero sueltos.

[0172] Las partículas del producto extruido SUW que se obtuvieron según el ejemplo 2 y el caucho en trocitos 1:1 (peso/peso) se mezclaron en una mezcladora automática a 23 rpm para obtener una mezcla sustancialmente homogénea. Cabe señalar que, si bien el SUW y el caucho en trocitos se mezclaron básicamente de forma homogénea, los cordones de neumáticos tienden a acumularse en grandes cantidades con la matriz principal. La mezcla se introdujo en la extrusora de un solo tornillo de fabricación interna descrita anteriormente, que se configuró a una temperatura de máquina de 180 °C y una velocidad de rotación del tornillo de 50 rpm, con un gradiente de temperatura de 110 °C a 180 °C durante un tiempo de residencia de aproximadamente 3 minutos. Los humos de la zona de ventilación se eliminaron con una abertura de ventilación. La masa fundida se transfirió después de enfriar a una máquina de inyección Demag, Ergotech Viva 80-400 (temperatura: 150 °C, presión de inyección: 40-90 bar (4,0.10<6>-9,0.10<6>Pa), velocidad de inyección: 30-50 mm/s) o una prensa de 250 toneladas para obtener artículos de moldeo por inyección o moldeo por compresión, respectivamente. Evidentemente, la mezcla del material extruido de SUW con el caucho en trocitos permitió el moldeo por inyección y la extrusión del caucho vulcanizado como si se tratara de un material termoplástico.

[0173] Ejemplo 4:

[0174] Preparación de un material SUW/Caucho en trocitos/Cordones de neumáticos 4:5:1 (peso/peso)

[0175] El caucho en trocitos y el SUW se obtuvieron como se detalla en el Ejemplo 3. Los cordones de neumáticos se obtuvieron de una planta de reciclaje de neumáticos (Tyrec). Los cordones de los neumáticos comprenden nylon (poliamida 6 y poliamida 6,6), rayón y poliéster.

[0176] SUW, caucho en trocitos y cordones de neumáticos 4:5:1 (peso/peso) se mezclaron en una automezcladora a 23 rpm para obtener una mezcla sustancialmente homogénea. Cabe señalar que, si bien el SUW y el caucho en trocitos se mezclaron básicamente de forma homogénea, los cordones de neumáticos tienden a acumularse en grandes cantidades con la matriz principal. La mezcla se introdujo en la extrusora de un solo tornillo de fabricación interna descrita anteriormente, que se configuró a una temperatura de máquina de 180 °C y una velocidad de rotación del tornillo de 50 rpm, con un gradiente de temperatura de 110 °C a 180 °C durante un tiempo de residencia de aproximadamente 3 minutos. Los humos de la zona de ventilación se eliminaron con una abertura de ventilación. La masa fundida se transfirió después de enfriar a una máquina de inyección Demag, Ergotech Viva 80-400 (temperatura: 150 °C, presión de inyección: 40-90 bar (4,0.10<6>-9,0.10<6>Pa), velocidad de inyección: 30-50 mm/s) o una prensa de 250 toneladas para obtener artículos de moldeo por inyección o moldeo por compresión, respectivamente. Evidentemente, la mezcla del material extruido de SUW con el caucho en trocitos permitió el moldeo por inyección y la extrusión del caucho vulcanizado como si se tratara de un material termoplástico.

[0177] Ejemplo 5:

[0178] Preparación de un material SUW/Caucho en trocitos/Cordones de neumáticos 4:5:1 (peso/peso)

[0179] Caucho en trocitos y SUW se obtuvieron como se detalla en el Ejemplo 3. Equivalentes de cordones de neumáticos se obtuvieron de alfombras desechadas. Las alfombras desechadas comprenden fibras de nylon (poliamida 6 y poliamida 6,6) y poliéster.

[0180] SUW, caucho en trocitos y cordones de neumáticos 4:5:1 (peso/peso) se mezclaron en una automezcladora a 23 rpm para obtener una mezcla sustancialmente homogénea. Cabe señalar que, si bien el SUW y el caucho en trocitos se mezclaron básicamente de forma homogénea, los cordones de neumáticos tienden a acumularse en grandes cantidades con la matriz principal. La mezcla se introdujo en la extrusora de un solo tornillo de fabricación interna descrita anteriormente, que se configuró a una temperatura de máquina de 180 °C y una velocidad de rotación del tornillo de 50 rpm, con un gradiente de temperatura de 110 °C a 180 °C durante un tiempo de residencia de aproximadamente 3 minutos. Los humos de la zona de ventilación se eliminaron con una abertura de ventilación. La masa fundida se transfirió después de enfriar a una máquina de inyección Demag, Ergotech Viva 80-400 (temperatura: 150 °C, presión de inyección: 40-90 bar (4,0.10<6>-9,0.10<6>Pa), velocidad de inyección: 30-50 mm/s) o una prensa de 250 toneladas para obtener artículos de moldeo por inyección o moldeo por compresión, respectivamente. Evidentemente, la mezcla del material extruido de SUW con el caucho en trocitos permitió el moldeo por inyección y la extrusión del caucho vulcanizado como si se tratara de un material termoplástico.

[0181] Ejemplo 6:

[0182] Propiedades mecánicas del material SUW/caucho en trocitos/cordones de neumáticos peso:peso

[0183] Las propiedades mecánicas de los productos de moldeo por inyección fabricados a partir de la composición se determinaron siguiendo las normas ISO. Los productos se prepararon de acuerdo con el Ejemplo 4, excepto para realizar las modificaciones necesarias en las proporciones de los componentes. Los resultados se presentan en la Tabla 2. Con fines de comparación, las propiedades mecánicas del producto extruido de SUW puro, que se tomó del mismo lote que se mezcló con el caucho. La resistencia a la tracción, el alargamiento a la rotura y el módulo de Young se determinaron según la norma ISO 527-2-1 y la resistencia a la flexión y el módulo de flexión se determinaron siguiendo la norma ISO 178, todo ello usando una máquina de ensayo de materiales universal Testometric M350-10KN. El impacto de Charpy se determinó según la norma ISO 179 en un medidor avanzado de impacto con péndulo Ray-Ran.

[0184] Tabla 2: Propiedades mecánicas de muestras fabricadas mediante moldeo por inyección según lo determinado por normas ISO

[0185] SUW/trocitos de Impacto Máx. Módulo de Alargamiento Resistencia Módulo caucho/cordone de Charpy Resistencia a la elasticidad a la rotura (%) a la flexión de flexión s (peso:peso) (kJ/m2) tracción (MPa) (MPa) (MPa) (MPa) 1:0:0 1,72 4,00 702,3 0,42 2,55 53,06 5:5:0 37,01 5,34 224,75 15,38 5,98 198,33 3:7:0 17,51 1,3 85,7 8,6 2,0 427,5 4:6:0 13,85 1,7 233,1 4,7 3,3 379,1 5:5:0 9,05 2,2 607,3 2,1 4,4 771,6 4:5:1 8,53 4,3 627,3 2,8 8,7 526,2 Es evidente a partir de las propiedades mecánicas presentadas en la Tabla 2 que la mezcla de SUW con caucho aumenta la elasticidad y la tenacidad en comparación con el extrudado de SUW puro.

[0186] Ejemplo 7: Propiedades mecánicas de composiciones de SUW/ (miga de caucho)/(cordones de neumáticos) con polipropileno (PP) añadido

[0187] Para probar el efecto del aumento del contenido de plástico en la composición más allá de la distribución estadística del plástico en los MSW (alrededor del 13 %), se añadió PP a la mezcla de los dos componentes (el SUW procesado y la fuente de desecho de neumáticos). La composición y las muestras de moldeo por inyección se prepararon como se describe en el Ejemplo 3, con la excepción de realizar los cambios necesarios en las proporciones de los componentes. Las propiedades mecánicas de los productos de moldeo por inyección se determinaron siguiendo las normas ISO. Los resultados se presentan en la Tabla 3.

[0188] Tabla 3: Propiedades mecánicas de muestras preparadas mediante moldeo por inyección de la composición que comprende polipropileno (PP)

[0190]

[0192] Ejemplo 8:

[0193] Propiedades mecánicas de las composiciones de la invención que comprenden aditivos

[0194] También se probó el efecto de los aditivos sobre las propiedades mecánicas de la composición según esta invención. Con este fin, se prepararon composiciones que comprendían un absorbente de olores (carbón activo) y/o un agente de acoplamiento (CA, Bondyram<®>7100 adquirido en Polyram, Israel) según el procedimiento descrito en los Ejemplos 3 y 4. Los aditivos se añadieron a la mezcla del SUW procesado y el segundo componente (polvo de neumáticos y/o cordones de neumáticos). Los resultados se resumen en las Tablas 4 y 5.

[0195] Tabla 4: Propiedades mecánicas de las muestras hechas mediante moldeo por inyección de material compuesto que comprende un 2 % de aditivos de agentes de acoplamiento (las propiedades mecánicas de la composición más cercana sin el aditivo se presentan entre paréntesis).

[0197]

[0199] Tabla 5: Propiedades mecánicas de composiciones de la invención que comprenden un 3 % de carbono activo y un 2 % de agente de acoplamiento (las propiedades mecánicas de la composición más cercana sin aditivos se presentan entre paréntesis para fines de comparación).

[0201]

[0204] Ejemplo 9:

[0205] Otras propiedades mecánicas del material SUW/Caucho en trocitos 1:1 p/p

[0206] Los productos muestran una mejor resistencia a la degradación en relación con los productos de caucho correspondientes. Existen varios métodos para determinar la resistencia a la degradación que puede ser causada por diversos factores, como la oxidación térmica, la radiación UV, el agua salada, la lluvia ácida, etc. Las pruebas se realizan según un protocolo de análisis estándar para el deterioro del caucho. Por ejemplo, la determinación dinámica de la degradación del ozono puede seguir el protocolo JIS K6259, el agrietamiento superficial y el agrietamiento del ozono superficial en una cámara, el agrietamiento del ozono superficial al aire libre o en la cámara, el agrietamiento dinámico del ozono en una cámara puede seguir las normas ASTM D518, D1149, D1171 y D 3395, respectivamente. Estas normas abordan las pruebas de materiales y la exposición al ozono, ya sea en una cámara (interior) o al aire libre, así como con condiciones de prueba estáticas y dinámicas. Otras pruebas incluyen la prueba de vida acelerada por estrés progresivo (PS-ALT),

[0207] Las propiedades mecánicas de los artículos de moldeo por compresión también se pueden determinar, siguiendo el estándar apropiado y usando máquinas de ensayo estándar.

[0208] Ejemplo 10:

[0209] Uso de cables de SUW/caucho/neumáticos como aglutinante en la preparación del betún

[0210] Una composición de cordones de SUW/caucho/neumáticos 40:50:10 % en peso se mezcla en una mezcladora con betún al 10 % en peso a una velocidad de mezcla de 23 rpm y a una temperatura de 25 °C hasta que la mezcla parezca homogénea. El betún obtenido es un producto más blando en comparación con un producto fabricado sin el betún. Las propiedades mecánicas del producto (por ejemplo, el impacto de Charpy, la resistencia máxima a la tracción, el módulo de elasticidad, el alargamiento a la rotura, la resistencia a la flexión y el módulo de flexión) se prueban según los protocolos de análisis estándar.

Claims (12)

1. REIVINDICACIONES

1. Un material compuesto que comprende una mezcla de un primer componente y un segundo componente, comprendiendo el primer componente un elemento orgánico que comprende fibras orgánicas y un elemento termoplástico y comprendiendo el segundo componente al menos un elemento seleccionado del grupo que consiste en caucho vulcanizado y cordones de neumáticos,

en donde dicho material compuesto se obtiene mediante un proceso que comprende

- mezclar mientras se calienta bajo fuerzas de cizallamiento un primer componente que comprende residuos orgánicos y residuos termoplásticos con un segundo componente que comprende al menos un elemento seleccionado del grupo que consiste en caucho vulcanizado y cordones de neumáticos para obtener una masa fundida;

- procesar la masa fundida, el procesamiento comprende al menos enfriar la masa fundida,

en donde el primer componente está en una cantidad de entre el 10 % p/p y el 50 % p/p del peso total del material compuesto;

en donde el elemento orgánico está en una cantidad de entre el 10 % p/p y el 49 % p/p del peso total del material compuesto;

en donde la cantidad de elemento termoplástico en el material compuesto está entre el 1 % p/p y el 30 % p/p del peso total del material compuesto;

en donde la cantidad en peso del segundo componente fuera del material compuesto está entre el 50 % p/p y el 90 % p/p;

en donde el material compuesto tiene propiedades termoplásticas; y

en donde el material compuesto, cuando se calienta, puede someterse a moldeo por inyección.

2. El material compuesto de la reivindicación 1, que comprende plásticos seleccionados del grupo que consiste en polietileno, cloruro de polivinilo, poliestireno (PS y PS de alto impacto, HIPS), acrilonitrilo butadienestireno (ABS) y polipropileno.

3. El material compuesto de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en donde el elemento orgánico y el elemento termoplástico se originan a partir de residuos sustancialmente no clasificados (Substantially Unsorted Waste, SUW).

4. El material compuesto de la reivindicación 3, en donde dicho SUW es SUW procesado, que se ha sometido a al menos una etapa de procesamiento seleccionada del grupo que consiste en secar, particular, mezclar y calentar bajo fuerzas de cizallamiento.

5. El material compuesto de la reivindicación 1, que posee al menos una de las siguientes propiedades:

Impacto de Charpy de al menos 7 kJ/m<2>,

resistencia máxima a la tracción de al menos 1,3 MPa,

módulo de elasticidad de al menos 80 MPa,

alargamiento a la rotura de al menos un 2 %,

resistencia a la flexión de al menos 2 MPa, y

módulo de flexión de al menos 300 MPa.

6. Un proceso para preparar un material compuesto, cuyo método comprende:

- en una extrusora, mezclar mientras se calienta bajo fuerzas de cizallamiento un primer componente que comprende residuos orgánicos que comprenden fibras orgánicas y residuos termoplásticos, o un residuo sustancialmente sin clasificar que se mezcló mientras se calentaba bajo fuerzas de cizallamiento con un segundo componente que comprendía al menos un elemento seleccionado del grupo que consiste en caucho vulcanizado y cordones de neumáticos, para obtener una masa fundida;

en donde la cantidad del primer componente está entre el 10 % p/p y el 50 % p/p del peso total del material compuesto;

en donde la cantidad de elemento orgánico está entre el 10 % p/p y el 49 % p/p del peso total del material compuesto;

en donde la cantidad en peso del segundo componente fuera del material compuesto está entre el 50 % y el 90 %;

- procesar la masa fundida, el procesamiento comprende enfriar la masa fundida para obtener el material compuesto tal como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.

7. El proceso de la reivindicación 6, en donde el primer componente se caracteriza por al menos uno de los elementos siguientes:

- son residuos domésticos sustancialmente no clasificados;

- se obtiene sometiendo al menos residuos orgánicos y residuos termoplásticos, o sometiendo residuos sustancialmente sin clasificar, a al menos una etapa de procesamiento seleccionada del grupo que consiste en secar, formar partículas, mezclar y calentar bajo fuerzas de cizallamiento;

- que comprenden residuos transformados en forma de partículas.

8. El proceso de la reivindicación 6 o 7, en donde el primer componente se caracteriza por comprender residuos procesados en forma de partículas, en donde dicha forma de partículas tiene un tamaño de entre 0,01 mm y 2,5 mm de diámetro.

9. El proceso de una de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizada porque

el calentamiento bajo fuerzas de cizallamiento se realiza a una temperatura de ajuste de la máquina en el intervalo de entre 100 °C y 200 °C.

10. Un proceso que comprende proporcionar un material compuesto según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 y procesar el material compuesto calentando el material compuesto a una temperatura de entre 100 °C y 200 °C y sometiéndolo a al menos una de las etapas del proceso seleccionadas del grupo que consiste en extrusión, moldeo por compresión, moldeo por inyección, mediante el cual se obtiene un artículo fabricado.

11. El proceso de la reivindicación 10, que comprende añadir antes o durante el calentamiento, al menos un elemento de refuerzo seleccionado del grupo que consiste en betún, agregado grueso y arena.

12. Un artículo manufacturado preparado a partir del material compuesto según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.