ITMI20072229A1 - Metodo e gruppo di deumidificazione di materiale plastico - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

La presente invenzione è relativa ad un metodo di deumidificazione di materiale plastico, in particolare materiale plastico proveniente da operazioni di riciclaggio includenti il lavaggio.

Il recupero di materiale plastico da rifiuti sia urbani, sia industriali assume progressivamente una maggiore importanza perché permette di ridurre rifiuti altrimenti difficilmente smaltibili e non biodegradabili. In questo contesto con la definizione di materiali plastici s'intendono sia i polimeri termoplastici, sia i polimeri termoindurenti. Fra i polimeri termoplastici ricordiamo fra i più diffusi il polietilene (PE), il polietilene tereftalato (PET), il polivinil cloruro (PVC), il polipropilene (PP), il polisterene (PS), il polimetil metacrilato (PMMA), il policarbonato (PC), 1'acrilonitrile-butadiene-stirene (ABS), le poliammidi (PA), i poliuretani (PU) termoplastici .

Fra i polimeri termoindurenti ricordiamo le resine epossidiche, le resine fenoliche, le resine furaniche, ureiche, e melamminiche , poliesteri insaturi ed i poliuretani termoindurenti.

Il successo dell'attività di recupero dei materiali plastici dipende sostanzialmente da due requisiti: il materiale plastico riciclato deve essere di buona qualità in modo che possa trovare nuove applicazioni industriali e possa essere lavorato in impianti progettati e costruiti per trattare dei materiali plastici nuovi non provenienti da recupero; il costo del materiale plastico riciclato deve essere competitivo e possibilmente inferiore al costo del materiale nuovo.

Generalmente, il riciclaggio convenzionale di materiale plastico, in particolare di imballi in materiale plastico, prevede le fasi di selezionare gli imballi per eliminare eventuali frazioni estranee; suddividere gli imballi secondo il tipo di polimero di cui sono costituiti; frantumare e triturare gli imballi in scaglie di pezzatura omogenea anche se irregolare; lavare le scaglie per eliminare eventuali contaminanti o altri elementi che potrebbero essere dannosi nelle successive lavorazioni; eventualmente triturare più finemente le scaglie di materiale plastico per ottenere delle scaglie di pezzatura più piccola; centrifugare le scaglie di materiale plastico in una centrifuga per ridurre il tasso di umidità dal 20-25% allo 5-8 % in peso; addensare la scaglie di materiale plastico in un densificatore per ridurre il tasso di umidità ad un valore inferiore allo 0,5 % in peso e rendere compatibile il tasso di umidità del materiale plastico con le apparecchiature di estrusione di tipo noto.

L'asciugatura del materiale plastico è richiesta perché la macchine di estrusione di tipo noto non sono adeguate ad estrudere materiale plastico umido. L'estrusione prevede di fondere il materiale plastico e, di conseguenza, l'umidità residua evapora, formando delle bolle di vapore all'interno del materiale plastico fuso, le quali determinano una cattiva qualità del materiale plastico semilavorato, generalmente in forma di pellet.

Allo stato attuale, la centrifuga ed il densificatore sono delle apparecchiature costose e di grandi dimensioni anche in considerazione del fatto che il procedimento di riciclaggio è applicato a masse relativamente grandi di materiale plastico. Inoltre, il densificatore richiede un consumo energetico molto elevato. Di conseguenza, il riciclaggio del materiale plastico è un procedimento costoso e una parte cospicua dei costi è determinata della necessaria riduzione del tasso di umidità del materiale plastico.

Lo scopo della presente invenzione è quello di fornire un metodo di deumidificazione di materiale plastico, in particolare materiale plastico proveniente da operazioni di riciclaggio includenti il lavaggio, che sia in grado di ovviare agli inconvenienti delle tecniche note.

Secondo la presente invenzione viene fornito un metodo di deumidificazione di materiale plastico, in particolare materiale plastico proveniente da operazioni di riciclaggio includenti il lavaggio; il metodo essendo caratterizzato dal fatto di avanzare il materiale plastico in un convogliatore continuo chiuso provvisto di una bocca di alimentazione e di una bocca di uscita; di riscaldare il convogliatore al di sotto della temperatura di fusione del materiale plastico per vaporizzare l'umidità residua; e di estrarre il vapore dal convogliatore.

La presente invenzione è inoltre relativa ad un gruppo di deumidificazione di materiale plastico.

Secondo la presente invenzione viene realizzato un gruppo di deumidificazione di materiale plastico, in particolare materiale plastico proveniente da operazioni di riciclaggio includenti il lavaggio; il gruppo di deumidificazione essendo caratterizzato dal fatto di comprendere un convogliatore chiuso comprendente una bocca di alimentazione ed una bocca di uscita per avanzare il materiale plastico fra la bocca di alimentazione e la bocca di uscita in una direzione; un dispositivo di riscaldamento per riscaldare il convogliatore al di sotto della temperatura di fusione del materiale plastico e per vaporizzare l'umidità residua; ed un dispositivo di estrazione per estrarre il vapore dal convogliatore.

Per una migliore comprensione della presente invenzione viene descritta nel seguito una sua forma preferita di attuazione a puro titolo di esempio non limitativo e con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

- la figura 1 è una vista in elevazione laterale, con parti asportate per chiarezza, di un gruppo di deumidificazione realizzato secondo la presente invenzione;

la figura 2 è una vista in elevazione laterale in scala ingrandita, con parti in sezione e parti asportate per chiarezza di un particolare della figura 1;

- la figura 3 è una vista in elevazione laterale in scala ingrandita, con parti in sezione e parti asportate per chiarezza di un particolare della figura 1;

- la figura 4 è una sezione trasversale lungo la linea di sezione IV - IV del particolare della figura 2;

- la figura 5 è una vista in sezione longitudinale in scala ulteriormente ingrandita di un particolare della figura 2;

- la figura 6 è una vista in sezione in scala ulteriormente ingrandita di un particolare della figura 3;

- la figura 7 è una vista in sezione in scala ulteriormente ingrandita di un dettaglio della figura 5;

- la figura 8 è una vista in sezione trasversale in scala ingrandita secondo le linee di sezione Vili -Vili del particolare della figura 2;

- la figura 9 è una vista di uno sviluppo in piano in scala ingrandita di un particolare della figura 8; - la figura 10 è una vista in scala ulteriormente ingrandita di un dettaglio della figura 9;

la figura 11 è un vista in sezione lungo le linee di sezione XI - XI del dettaglio della figura 10.

Con riferimento alla figura 1, con 1 è indicato nel suo complesso un gruppo di deumidificazione di materiale plastico, in particolare di deumidificazione polimeri termoplastici e polimeri termoindurenti in scaglie provenienti da operazioni di riciclaggio includenti un'operazione di asciugatura.

Il gruppo di deumidificazione 1 comprende un silo di stoccaggio 2; un convogliatore 3 chiuso; un dispositivo di estrazione 4; un dispositivo di riscaldamento 5 del convogliatore chiuso 3; ed una stazione 6 di raccolta del materiale plastico deumidificato .

Il silo 2 è atto a contenere una massa di materiale plastico triturato e quindi sotto forma di scaglie e comprende un contenitore cilindrico 7 ad asse verticale, dei piedi 8 di sostegno del contenitore cilindrico 7 ed una tramoggia 9 di scarico che collega direttamente il contenitore cilindrico 7 al sottostante convogliatore 3.

Il convogliatore 3 si estende lungo un asse Al fra il silo 2 e la stazione di raccolta 6 per avanzare il materiale plastico fra il silo 2 e la stazione di raccolta 6 in una direzione D di avanzamento. Nella figura 1, il convogliatore 3 si estende in parte al di sotto del contenitore cilindrico 7 e l'asse Al è inclinato. In alternativa, l'asse Al è orizzontale.

Il convogliatore 3 presenta una bocca di alimentazione 10 a contatto della tramoggia 9; una bocca di uscita 11 disposta in corrispondenza della stazione di scarico 6; ed una stazione di estrazione 12 disposta lungo il convogliatore 3 fra la bocca di alimentazione 10 e la bocca di uscita 11.

La stazione di estrazione 12 è atta ad evacuare il vapore generato tramite il riscaldamento del convogliatore 3 ed è collegata al dispositivo di estrazione 4. Il dispositivo di estrazione 4 comprende una pompa di aspirazione 13 ed un condotto 14 operativamente collegato alla pompa di aspirazione 13 e al convogliatore 3.

II convogliatore 3 comprende una coclea 15, la quale comprende un condotto 16 di asse Al ed un vite 17 girevole all'interno del condotto 16 attorno all'asse Al per avanzare il materiale plastico fra la bocca di alimentazione 10 e la bocca di uscita 11 nella direzione D. La vite 17 è azionata in rotazione da un motore 18 e da un motoriduttore 19.

Il dispositivo di riscaldamento 5 del convogliatore 3 comprende resistenze elettriche 20 solidali al condotto 16 ed un'unità di controllo 21 per regolare termicamente le resistenze 20; ed un circuito 22, il quale si estende in parte all'interno della vite 17, in parte attraverso uno scambiatore di calore 23 e comprende una pompa 24 per circolare un fluido caldo.

Secondo quanto meglio illustrato nelle figure 2 e 3, il condotto 16 è formato da una pluralità di tubi cilindrici giuntati fra loro e la vite 17 comprende un albero 25 ed un'elica 26 solidale all'albero 25. L'albero 25 è collegato al motoriduttore 19 e nello stesso tempo ad un tubo di mandata 27 ed ad un tubo di ritorno 28 del circuito 22.

Con riferimento alla figura 2, il condotto 16 presenta sostanzialmente una parete laterale 29 e la bocca di alimentazione 10 comprende un'apertura 30 nella parete laterale 29 ed una porzione di parete ad imbuto 31 conformata a spirale in sezione trasversale, come mostrato nella figura 4, e che converge nella direzione di avanzamento della coclea 15 verso la parete laterale 29.

Le figure 5 e 6 mostrano in maggiore dettaglio la vite 17, la quale è sostanzialmente cava: sia l'albero 25, sia l'elica 26 sono cavi.

L'albero 25 è in sostanza un tubo all'interno del quale è alloggiato un ulteriore tubo 32 sorretto alle proprie estremità da un anello 33 (figura 6) e da un anello 34 in modo da formare un intercapedine 35 con l'albero 25. Con riferimento alla figura 5, in corrispondenza dell'estremità prossima alla bocca di alimentazione 10 il tubo 32 e l'intercapedine 35 sono rispettivamente collegati al tubo di mandata 27 ed al tubo di ritorno 28 tramite un giunto rotante 36.

Con riferimento alla figura 6, in corrispondenza della bocca di uscita 11, sia il tubo 25 cavo, sia il tubo 32 sono richiusi da rispettivi tappi 37 e 38. Il tubo 32 presenta dei fori 39 laterali per permettere al fluido di occupare la porzione di intercapedine 35 disposta fra l'anello 33 ed il tappo 37.

L'elica 26 è formata da due pareti 40 e 41 avvolte ad elica, le quali sono fissate all'albero 25 e sono trasversali all'asse Al, e da una parete 42 avvolta ad elica, la quale è fissata alle estremità distali delle pareti 41 e 42 ed è parallela all'asse Al. La parete 42 è affacciata al condotto 16 e presenta un rivestimento atto ridurre eventuali attriti con il condotto 16, in particolare presenta un rivestimento in bronzoalluminio .

Con riferimento alla figura 7, l'elica 26 presenta in sezione longitudinale una forma a trapezio isoscele di cui la base maggiore è definita lungo l'albero 25; la base minore è definita lungo la parete 42 ed i lati laterali sono definiti lungo le pareti 40 e 41.

Con riferimento alle figure 5 e 6 si nota come la base maggiore e la base minore del trapezio isoscele aumentano passando dalla bocca di alimentazione 10 alla bocca di uscita 11. In altre parole, il passo dell'elica 26 viene mantenuto costante, mentre viene variato lo spessore dell'elica 26 in modo da ridurre progressivamente lo spazio occupato dal materiale plastico e, di conseguenza comprimere il materiale plastico .

L'albero 25 presenta una serie di fori 43 disposti in corrispondenza della base dell'elica 26 in modo da mettere in comunicazione l'intercapedine 35 con il vano interno all'elica 26. In sostanza, il circuito 22 si estende all'interno della vite 17 in cui il tubo 32 definisce un ramo di mandata, mentre l'intercapedine 35 e l'elica 26 definiscono un ramo di ritorno.

Con riferimento alla figura 1, la stazione di estrazione 12 è disposta fra la bocca di alimentazione 10 e la bocca di uscita 11 in prossimità della bocca di uscita 11 ed è disposta lungo la parete laterale 29 del condotto 16.

La stazione di estrazione 12 comprende un coperchio 44 richiuso su una porzione di parete laterale 29 e collegato al condotto di estrazione 14.

Con riferimento alla figura 8, la porzione dì parete laterale 29 disposta al disotto del coperchio 44 presenta una pluralità di fori passanti 45, i quali sono disposti all'interno di fori ciechi 46 come meglio illustrato nelle figure da 9 a 11. I fori passanti 45 hanno un diametro compreso fra 0.6 e 1 mm preferibilmente di 0,8 mm e sono in numero molto elevato all'incirca 10.000. Ciascun foro cieco 46 ha un diametro di circa 12 mm ed alloggia cinque fori passanti 45.

In uso, il gruppo di deumidificazione 1 viene utilizzato in accordo con le modalità di avanzare il materiale plastico in modo continuo nel convogliatore 3 chiuso fra la bocca di alimentazione 10 e la bocca di uscita 11 nella direzione D di avanzamento; di riscaldare il convogliatore 3 al di sotto della temperatura di fusione del materiale plastico per vaporizzare l'umidità residua; e di estrarre il vapore dal convogliatore 3.

In funzione del tipo di materiale plastico e per minimizzare i consumi energetici è preferibile riscaldare il materiale plastico all'interno del convogliatore 3 ad una temperatura inferiore a 100° C; e contemporaneamente aspirare il vapore.

In combinazione con il riscaldamento del materiale plastico ad una temperatura preferibilmente compresa fra 80° C e 95° C è particolarmente vantaggioso aspirare il vapore con la pompa di aspirazione 13 per realizzare un grado di vuoto nel convogliatore 3 in corrispondenza della stazione di estrazione 12 compreso fra 20 e 80 millibar. In questo caso, la vaporizzazione dell'acqua viene ottenuta anche a temperature decisamente inferiore alla normale temperatura di ebollizione alla pressione ambiente.

Il riscaldamento della coclea 15 è ottenuto facendo circolare il fluido riscaldato all'interno della vite 17 e tramite le resistenze elettriche 20 associate al condotto 16.

Inoltre, il materiale plastico viene progressivamente compresso durante l'avanzamento nella direzione D per la variazione di spessore dell'elica 26.

Quindi secondo una preferita forma di attuazione, il materiale plastico viene riscaldato; messo sottovuoto e compresso al fine di agevolare l'eliminazione dell'umidità.

Il gruppo di deumidificazione 1 secondo la presente invenzione è particolarmente vantaggioso perché grazie al trasporto continuo permette di applicare prontamente a piccole masse di materiale plastico depressione, riscaldamento e compressione che se fossero applicate a masse di grandi dimensioni risulterebbero estremamente dispendiose.

Claims (25)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo di deumidificazione di materiale plastico, in particolare materiale plastico derivante da operazioni di riciclaggio includenti il lavaggio; il metodo essendo caratterizzato dal fatto di avanzare il materiale plastico in un convogliatore (3) continuo chiuso provvisto di una bocca di alimentazione (10) e di una bocca di uscita (11); di riscaldare il materiale plastico all'interno del convogliatore (3) al di sotto della temperatura di fusione del materiale plastico per vaporizzare l'umidità residua; e di estrarre il vapore dal convogliatore (3).
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto di riscaldare il materiale plastico all'interno del convogliatore (3) ad una temperatura inferiore a 100° C; e di creare un grado di vuoto all'interno del convogliatore (3) correlato alla temperatura di riscaldamento del materiale plastico e tale da provocare la generazione del vapore.
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di riscaldare il materiale plastico ad una temperatura compresa fra 80° C e 95° C e di creare un grado di vuoto compreso fra 20 e 80 mi1libar.
4. 4. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato fatto che il convogliatore (3) comprende una coclea (15) comprendente un condotto (16) ed una vite (17) girevole all'interno del condotto (16) attorno ad un asse (Al); il metodo prevedendo di riscaldare la vite (17) per riscaldare il materiale plastico.
5. 5. Metodo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che la vite (17) comprende un albero (25) cavo ed un'elica (26) cava in comunicazione con l'albero (25) cavo; il metodo prevedendo di circolare un fluido caldo all'interno dell'albero cavo (25) e dell'elica cava (26).
6. 6. Metodo secondo la rivendicazione 4 o 5, caratterizzato dal fatto di riscaldare il condotto (16).
7. 7. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 4 a 6, caratterizzato dal fatto di comprimere il materiale plastico durante l'avanzamento del materiale plastico nella coclea (15).
8. 8. Metodo secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto di comprimere il materiale plastico riducendo progressivamente lo spazio fra le spire successive della vite (17).
9. 9. Metodo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che il materiale plastico comprende polimeri termoplastici e/o polimeri termoindurenti.
10. 10. Metodo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che il materiale plastico è sotto forma di scaglie.
11. 11. Gruppo di deumidificazione di materiale plastico, in particolare materiale plastico derivante da operazioni di riciclaggio includenti il lavaggio; il gruppo di deumidificazione essendo caratterizzato dal fatto di comprendere un convogliatore (3) chiuso comprendente una bocca di alimentazione (10) ed una bocca di uscita (11) per avanzare il materiale plastico fra la bocca di alimentazione (10) e la bocca di uscita (11) in una direzione (D); un dispositivo di riscaldamento (5) per riscaldare il convogliatore (3) al di sotto della temperatura di fusione del materiale plastico e per vaporizzare l'umidità residua; ed un dispositivo di estrazione (4) per estrarre il vapore dal convogliatore (3).
12. 12. Gruppo secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che il convogliatore (3) presenta una stazione di estrazione (12) del vapore; il dispositivo di estrazione (14) comprendendo una pompa di aspirazione (13) ed un condotto di estrazione (14) collegato alla stazione di estrazione (12) del convogliatore (3).
13. 13. Gruppo secondo la rivendicazione 11 o 12, caratterizzato fatto che il convogliatore (3) comprende una coclea (15) comprendente un condotto (16); ed una vite (17) girevole all'interno del condotto (16) attorno ad un asse (Al).
14. 14. Gruppo secondo la rivendicazione secondo la rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto che la vite (17) comprende un albero (25) cavo ed un'elica (26) cava fissata all'albero (25) cavo; il dispositivo di riscaldamento (5) comprendendo un circuito (22) di fluido caldo estendentesi in parte all'interno della vite (17).
15. 15. Gruppo secondo la rivendicazione 13 o 14, caratterizzato dal fatto che il dispositivo di riscaldamento (5) comprende delle resistenze elettriche (20) regolate elettricamente e disposte lungo il condotto (16).
16. 16. Gruppo secondo la rivendicazione 14 o 15, caratterizzato dal fatto che l'elica (26) e formata da una prima ed una seconda parete (40, 41) a forma di elica, le quali sono affacciate tra loro, fissate all'albero (25) cavo e trasversali all'asse (Al), ed una terza parete (42) a forma di elica, la quale è parallela all'asse (Al), ed è fissata alle estremità distali della prima ed alla seconda parete (40, 41).
17. 17. Gruppo secondo la rivendicazione 16, caratterizzato dal fatto che la distanza fra la prima e la seconda parete (40, 41) affacciate aumenta progressivamente verso la bocca di uscita (11) in modo da ridurre lo spazio fra due spire successive della vite (17).
18. 18. Gruppo secondo la rivendicazione 17, caratterizzato dal fatto che la terza parete (42) aumenta progressivamente la propria dimensione parallela all'asse (Al) verso la bocca di uscita (10).
19. 19. Gruppo secondo una delle rivendicazioni da 16 a 18, caratterizzata dal fatto che la terza parete (42) è affacciata al condotto (16) ed è ricoperta da uno strato di materiale atto a favorire lo scivolamento rispetto al condotto (17).
20. 20. Gruppo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 13 a 19, caratterizzato dal fatto che il condotto (17) comprende una patere laterale (29); la stazione di estrazione (12) del vapore essendo disposta lungo la parete laterale (12) fra la bocca di alimentazione (10) e la bocca di uscita (11).
21. 21. Gruppo secondo la rivendicazione 20, caratterizzato dal fatto che la stazione di estrazione (12) comprende un coperchio (44), il quale è disposto lungo una porzione della parete laterale (29) e collegato al condotto di estrazione (14); il coperchio (44) e la porzione di parete laterale (29) definendo una camera di estrazione.
22. 22. Gruppo secondo la rivendicazione 20 o 21, caratterizzato dal fatto che la stazione di estrazione (12) comprende una pluralità di fori passanti (45) disposti lungo la detta porzione di parete laterale (29).
23. 23. Gruppo secondo la rivendicazione 22, caratterizzato dal fatto che la stazione di estrazione (12) comprende una pluralità di fori ciechi (46) disposti lungo la detta porzione di parete laterale (29); sul fondo di ciascun foro cieco (46) essendo disposto un numero determinato di fori passanti (45).
24. 24. Gruppo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 13 a 23, caratterizzato dal fatto che la bocca di alimentazione (10) comprende una parete ad imbuto (31), la quale in sezione trasversale presenta una forma a spirale ed in sezione assiale converge verso il condotto (16).
25. 25. Gruppo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 14 a 24, caratterizzato dal fatto che il circuito (22) comprende un tubo (32) disposto all'interno dell'albero (25) cavo; il detto tubo (32) formando con l'albero (25) un'intercapedine (35) comunicante con l'elica (26).