PROCESO DE RECICLADO DEL NEUMáTICO MEDIANTE LA SEPARACIóN

Y RECUPERACIóN DE LA CUERDA DE ACERO, NYLON Y CAUCHO

OBJETIVO DE LA INVENCIóN La presente invención se refiere a recuperar la base principal de las llantas tipo neumáticas, de vehículos particulares, camionetas, monta cargas, camiones en general y tractores, así como llantas tipo sólidas para montacargas de todo tipo conocidas como rodajas.

El caucho obtenido mediante el proceso criogénico se reutiliza como base para la elaboración de nuevos productos como son llantas neumáticas, llantas sólidas, partes, automotrices, suelas de zapatos, mangueras y partes para la industria y doméstica en general.

El proceso que se conoce en México para obtener polvo de caucho de llanta es a base abrasivos hasta llagar al punto en donde inician las cuerdas de acero, dejando el cuerpo principal de la llanta.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIóN

La llanta usada es un material que difícilmente pude ser reciclado o reutilizado para otras aplicaciones, fuera de utilizarlo como material combustible por algunas empresas para la fabricación de cemento y de manera clandestina para algunos procesos de combustión como puede ser para la fabricación de ladrillo.

Por otra parte, se concentra en tiraderos de llantas en donde por el volumen tan elevado de estas se vuelve un foco de infección importante en donde se genera gran cantidad de mosco por el agua entrampada en ellas, así como la proliferación de ratas.

Dentro de los procesos que actualmente se conocen para la obtención de polvo de caucho es a base de abrasivos como pueden ser discos de desbaste o discos de lija para lograr obtener únicamente un porcentaje en el rango del 20 al 30 % en peso del polvo de los neumáticos usados que quedan fuera de operación natural por motivo de desgaste excesivo de estos o bien de aquellos que han sufrido algún daño y que no podrán ser útiles para la operación a la que fueron creados.

Los siguientes documentos del estado de la técnica se refieren al reciclaje de las llantas

Los discos de desbaste como los discos de lija tienden en a taparse con gran facilidad ya que el proceso de abrasión tiende a desprender una gran cantidad de calor en el momento del desbaste, este calor que se desprende al entrar en contacto con el caucho tiende a

fundirse y por consecuencia a tapar los poros de los abrasivos dejando a estos fuera operación y recurrir a nuevos discos de desbaste o de lija.

Se requiere también de un área o cuarto cerrado en donde se pueda recuperar el polvo de caucho generado del proceso de abrasión de los lugares en donde quede depositado, mediante el uso de algún sistema de barrido y aspiración posterior al proceso de abrasión quedando el riesgo de contaminarse el polvo de caucho con tierra u otros cuerpos que pudieran quedar expuestos al momento de barrido o aspirado.

Es de suma importancia indicar y de manera puntual reiterando uno de los párrafos anteriores que la alta concentración de este producto en tiraderos representa una alta fuente de infección por la generación de mosco, rata, así como un alto riesgo de incendio acarreando con esto un impacto ambiental sumamente negativo al ecosistema.

Los procesos de separación criogénica, como el presentado en la patente US5385307, tienden a ser sumamente lentos debido a que se deben cortar llanta a llanta por mitad a lo largo de la circunferencia del neumático o en cuatro partes limitando el área de contacto del caucho con el nitrógeno líquido, por tanto limitando la capacidad de producción.

DESCRIPCIóN DETALLADA DE LA INVENCIóN

Se pretende recuperar del 75 al 80 % del caucho en peso y del 20 al 15 % del acero en peso y una merma en fibra de poliéster o nylon del 5 % en peso contenido en las llantas.

La llanta debe pasar a un proceso de lavado pudiendo recomendarse el uso de agua reciclada para eliminar el exceso de impurezas como son polvo y tierra que pudieran tener por el centro de acopio.

La llanta pasa por un proceso de corte que puede ser mediante un molino a basé de cuchillas, cizallas o cualquier sistema mecánico que permita llevar la llanta a un tamaño desde 1 cm. hasta 100 cm., incrementando con esto el área de contacto del nitrógeno líquido con el caucho.

Los trozos de llanta después de haber pasado por el molino se hacen pasar por un sistema de congelación criogénica a una temperatura de -196 ° C (ciento noventa y seis grados centígrados) que es a base de un túnel de nitrógeno líquido que puede ser el túnel de inmersión, es decir, que el producto pasa por el nitrógeno líquido a todo lo largo del túnel y por el tamaño del corte del caucho, permite una mayor área de contacto con el nitrógeno líquido permitiendo una mayor absorción de calor latente del nitrógeno para alcanzar la temperatura de cristalización con menor cantidad de nitrógeno líquido en menos tiempo.

Otro método de congelación es a base de un túnel de nitrógeno líquido por aspersión en donde se tiene una etapa de pre-enfriamiento a base de los gases fríos del nitrógeno líquido y posteriormente pasar al sistema de espreas donde se rocía nitrógeno líquido sobre los pequeños trozos de caucho para alcanzar su punto de cristalización los túneles que pueden ser a lineales ó túneles en espiral.

Los pequeños trozos de caucho que se encuentra bajo un rango de temperatura fría, es decir, por debajo de los -1 ° C (menos un grado centígrado) hasta los -196 ° C (menos cien noventa y seis grados centígrados), provoca que las características de caucho se tornen frágiles al impacto provocando que se rompan los trozos de éste previamente cortados liberando las cuerdas de acero e hilos de henequén, poliéster o nylon según sea el caso.

Al alcanzar estos bajos rangos de temperatura mediante los tiempos adecuados de exposición al nitrógeno líquido que van desde los 15 (quince) segundos hasta los 1200 (mil doscientos) segundos, nos permite lograr un cambio físico - químico en la estructura molecular del caucho llevándolo a características de cristalización en donde por tal fragilidad al momento de ser impactado por cualquier sistema convencional de molienda, nos permite la separación del caucho hasta alcanzar los diferentes tamaños de partícula, desde un talco equivalente a 90 micrones hasta 1 pulgada. Es importante mencionar que los gases fríos de nitrógeno se hacen incidir hacia el molino para mantener el caucho para su fractura por un período más largo y la molienda sea más eficiente. Esto se logra haciendo pasar los trozos de llanta por un sistema de rodillos, molino de bolas o barras o cualquier proceso mecánico que golpee violentamente el caucho para romperlo y separarlo en sus tres componentes que son caucho, cuerdas de acero y nylon o poliéster, para llevar el caucho a un tamaño de partícula adecuado para su proceso de reciclado, según se requiera. Los tres componentes salen de forma continúa del molino ya separados, pero mezclados.

Los tres componentes que son caucho, cuerdas de acero y nylon o poliéster se separando su mezcla haciéndolos pasar por una tina con agua en donde el caucho y cuerdas de acero bajan al fondo de la tina y son arrastrados por el fondo mediante una banda con cangilones hasta el otro extremo de la tina. El poliéster se decanta por un costado de la tina usando mamparas para su desviación hacia una banda transportadora para su escurrido y almacenamiento y empaque. El caucho y el acero pasan a una cribadora en donde se separa el caucho del acero. Una vez separados los productos, el caucho se clasifica mediante un sistema de cribado por sus diferentes tamaños de partícula para el proceso de reciclado en la fabricación de asfaltos, suelas de zapatos, partes automotrices, refacciones industriales, mangueras, topes de vialidad, etc. Las cuerdas de acero se compactan y se envían para proceso de fundición. Los hilos de poliéster o nylon se recuperan para su reciclado en la fabricación hilos.

En resumen, la presente invención se refiere a un proceso de reciclado de neumáticos que comprende las siguientes etapas: a) lavado de llanta, b) corte de llanta, c) congelación criogénica de trozos de llanta, d) molienda de trozos de llanta, e) tina de separación de nylon y poliéster f) cribado para separación de caucho y cuerdas de acero, g) cribado para clasificación de tamaño de partículas de caucho h) compresión de acero,

i) empaque de nylon y poliéster j) empaque de caucho.

a) La etapa de lavado de la llanta se realiza a través de un sistema de aspersión y escurrido, para eliminar las excesivas impurezas de polvos y tierras.

b) El corte de la llanta se realiza a través de molinos de cuchillas y/o prensas con cizallas o troquel, cuyos cortes de llantas son de 1 cm. hasta 100 cm. La llanta en el caso de corte por troquel se corta en 8 trozos de su tamaño original, 4 trozos. . . c) La etapa de congelación criogénica va de (-1 ° C) menos un grado centígrado hasta (-196 ° C) menos ciento noventa y seis grados centígrados, y se realiza mediante el contacto de nitrógeno líquido con la llanta cortada, en un tiempo de (15) quince hasta los (1200) mil doscientos segundos, a través de equipos de acero inoxidable para congelación criogénica conocidos como túneles de congelación criogénica con banda transportadora de acero inoxidable. El túnel de congelación criogénica puede ser lineal por inmersión en nitrógeno líquido, túnel de congelación criogénica con enfriamiento por aspersión de nitrógeno líquido en la salida (última etapa) del túnel de congelación, pude ser lineal con enfriamiento por aspersión de nitrógeno líquido a la entrada del túnel (primera etapa) y anterior a la salida (última etapa) del túnel de congelación o bien el túnel de congelación criogénica puede ser lineal con enfriamiento por aspersión de nitrógeno líquido a la entrada del túnel (primera etapa), enfriamiento por aspersión de nitrógeno líquido en la parte media del túnel (etapa media) y enfriamiento por aspersión de nitrógeno líquido

anterior a la salida del túnel (última etapa). Otra modalidad se refiere al túnel de congelación criogénica puede ser espiral con enfriamiento por aspersión de nitrógeno líquido a la salida (última etapa) del túnel de congelación. Otra modalidad se refiere al túnel de congelación criogénica puede ser tipo espiral con enfriamiento por aspersión de nitrógeno líquido a la entrada del túnel (primera etapa) y enfriamiento por aspersión de nitrógeno líquido anterior a la salida (última etapa) del túnel de congelación. Otra modalidad se refiere al túnel de congelación criogénica puede ser tipo espiral con enfriamiento por aspersión de nitrógeno líquido a la entrada del túnel (primera etapa), enfriamiento por aspersión de nitrógeno líquido en la parte media del túnel (etapa media) y enfriamiento por aspersión de nitrógeno líquido anterior a la salida (última etapa) del túnel de congelación. Los gases fríos del nitrógeno siguen el mismo curso del caucho hacia la etapa de molino para mantener su temperatura de cristalización por más tiempo, es importante mencionar que los gases de nitrógeno no se recuperan, únicamente se aprovecha su calor latente para mantener por mayor tiempo la temperatura del caucho al momento de su molienda y separación de las cuerdas de acero y los hilos de nylon y poliéster.

d) La etapa de molienda se realiza mediante equipos mecánicos que permitan fracturar las piezas de llanta cortadas para la separación del caucho de las cuerdas de acero y poliéster o nylon. Una modalidad de esta etapa se realiza usando un sistema de rodillos para hacer pasar los trozos de llanta para separar el caucho de las cuerdas de acero y poliéster o nylon. Otra modalidad se realiza usando un sistema de molino de bolas de acero ó cerámica, haciendo incidir los trozos de llantas para impactarse con las bolas de acero o

cerámica fracturando los trozos de llanta, logrando la separación del caucho de las cuerdas de acero y poliéster o nylon. Otra modalidad se realiza usando un sistema de molino de barras de acero, haciendo incidir los trozos de llantas para impactarse con las barras de acero fracturando los trozos de llanta, logrando la separación del caucho de las cuerdas de acero y poliéster o nylon. e) La etapa se separación del nylon y poliéster del caucho y cuerdas de acero consta de una tina larga, que su longitud dependerá de la capacidad de proceso de separación de llanta en sus tres componentes que son caucho, cuerdas de acero y nylon y poliéster. El nylon y el poliéster por su densidad menor a la del agua, tiende a flotar y mediante una mampara se obliga a decantarse hacia los costados de la tina haciéndolos caer a una banda transportadora que permita su escurrido para llevarlos a empaque.

El caucho y cuerdas de acero tienden a irse al fondo y mediante una banda cerrada con cangilones y pequeñas perforaciones para eliminar el agua de los cangilones. El caucho y las cuerdas de acero en la parte del fondo de la tina son llevados al extremo opuesto de la tina para hacerlos caer a una cribadora. f) La etapa de cribado para la separación del caucho de las cuerdas de acero, inicia con un tamaño de malla de 90 micrones hasta llegar a un tamaño de malla de una pulgada. En la parte superior y a lo largo de la banda de criba corre una banda magnética para separar las cuerdas de acero con mayor facilidad. Las cuerdas de acero que quedan separadas del caucho tanto en la parte superior de la malla como en la banda magnética se hacen llegar al extremo de ambas para caer en una banda transportadora y llevarlas a su compactación y empaque. La etapa de compactación de las cuerdas de acero se realiza a través de prensas.

g) La segunda etapa cribado del caucho para su clasificación va desde un tamaño de malla de 90 micrones hasta 1 pulgada. En la parte superior y a lo largo de la banda de criba corre una banda magnética para separar las cuerdas de acero filtradas en la etapa anterior. Una vez separado el caucho en sus diferentes tamaños de partícula se embolsa para su aplicación según sea el caso.

El caucho obtenido del proceso de reciclado de neumáticos, posee sustancias como el carbonato de calcio, virita ó (birita) sulfato de bario, aditivos como negro de humo, oxido de cinc, carbonato de magnesio, arcillas y pigmentos como el litopon, y tintes orgánicos.

Contiene también brea de pino, ácidos grasos y azufre.

El Poliéster obtenido del proceso de reciclado de neumáticos que posee un polímero conocido como polietilen tereñalato (PET).

El acero obtenido del proceso de reciclado de neumáticos que posee dos tipos de cuerda de acero, una de acero al carbón y otra de acero aleado que contiene acero al carbón, aluminio y magnesio.