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WO2020186317A1 - Material reciclado por termoformagem, processo de reciclagem de resíduos e uso - Google Patents

Material reciclado por termoformagem, processo de reciclagem de resíduos e uso Download PDF

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Publication number
WO2020186317A1
WO2020186317A1 PCT/BR2019/050085 BR2019050085W WO2020186317A1 WO 2020186317 A1 WO2020186317 A1 WO 2020186317A1 BR 2019050085 W BR2019050085 W BR 2019050085W WO 2020186317 A1 WO2020186317 A1 WO 2020186317A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
thermoforming
recycling process
waste recycling
recycled
glasses
Prior art date
Application number
PCT/BR2019/050085
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Felipe Madeira PINTO
Original Assignee
Pinto Felipe Madeira
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pinto Felipe Madeira filed Critical Pinto Felipe Madeira
Priority to PCT/BR2019/050085 priority Critical patent/WO2020186317A1/pt
Priority to BR112021018322A priority patent/BR112021018322A2/pt
Publication of WO2020186317A1 publication Critical patent/WO2020186317A1/pt

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    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B17/00—Recovery of plastics or other constituents of waste material containing plastics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
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    • C08L31/04—Homopolymers or copolymers of vinyl acetate
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/62—Plastics recycling; Rubber recycling

Definitions

  • the present invention relates to a material recycled by thermoforming, waste recycling process and the use of recycled material in the manufacture of various objects, for example, glasses, taking advantage of its high impact and water resistance qualities. Its design is differentiated, in addition to being an initiative for environmental preservation.
  • Aluminum cans for example, take 200 years to decompose, while plastics in general take about 450 years.
  • the present invention aims to provide a material recycled by thermoforming, a waste recycling process and the use of material obtained by said process.
  • the residues used are mainly from PET (polyethylene terephthalate), PETE (polyethylene terephthalate), HDPE (high density polyethylene), PVC (polyvinyl chloride), LDPE (low density polyethylene), PP (polypropylene) or PS (polystyrene), optionally coated with aluminum film (Al).
  • the material recycled by the method of the present invention has excellent resistance to chemical abrasion, being possible to be cut, drilled, sanded, screwed and glued, and with that, it is possible to be used for the manufacture of various objects such as jewelry, watches, ornaments lamps, decoration pieces and even furniture.
  • This report also demonstrates how to transform the recycled material into glasses, taking advantage of its best features, such as high resistance to shock and water.
  • the present invention aims to present a material recycled by thermoforming, a waste recycling process and the use of material obtained by said process.
  • the present process begins with the collection of waste between PET (polyethylene terephthalate), PETE (polyethylene terephthalate), HDPE (high density polyethylene), PVC (polyvinyl chloride), LDPE (low density polyethylene), PP ( polypropylene) or PS (polystyrene), optionally coated with aluminum film, obtained, for example, from discarded packaging, such as toothpaste packaging originating from industrial waste, leftover coils, defective products or in partnership with collection cooperatives of trash.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PETE polyethylene terephthalate
  • HDPE high density polyethylene
  • PVC polyvinyl chloride
  • LDPE low density polyethylene
  • PP polypropylene
  • PS polystyrene
  • the material is collected for recycling, it is separated according to color and thickness, in order to generate more uniform recycled material.
  • the material undergoes a grinding process, transforming it into flakes of 0.1 to 6mm by 0.1 to 6mm, preferably 5 by 5mm.
  • Said flakes are homogenized with 2 to 5% of polymeric coupling additive, preferably 3%, through continuous mixing.
  • Polymeric coupling additive is understood to be a special type of additive used in polymeric compositions. This additive tends to produce a high degree of interaction between the polymer and the charges contained in a compound, especially inorganic ones.
  • Coupling agents can be chemical additives or polymers, chemically modified by reactive materials. When added to polymeric compounds, they produce great adhesive force between the particles of the charge and the polymeric molecules, functioning as an interface element.
  • This additive is preferably an ethyl vinyl acetate resin modified with 2.5 dioxyhydrofuran, such as IQX UNIBE94, available from IQX-Inove Qualyx.
  • the material is pressed in a press at 110 to 230oC, preferably 200oC, for 10 to 40 minutes, preferably for 15 minutes to reach the desired thickness of the plate from 5 to 12mm, preferably 8mm.
  • the sheet material After reaching the desired thickness, the sheet material is cooled to room temperature. To avoid ripples on the surface, tension is applied to the plate as the material cools.
  • the sheet is then cut into strips so that afterwards, these strips go through a process of grinding and uniformity of thickness, for 4 to 10mm, preferably 7mm. All the waste generated in this stage is reused and recycled again.
  • a layer of polytetrafluoroethylene (PTFE) film is added to each side of the rectified sheet strips, through a press heated to 130 to 160oC, preferably 130oC, and for 400 to 800 seconds, preferably for 600 seconds.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the material can be directly used in the molding of objects using the temperature of 110 to 230oC for 10 to 40 minutes.
  • the material After molding, in the same way as in the formation of the plates, the material must be kept tensioned during its cooling until reaching room temperature, avoiding deformations.
  • a polymeric film is added to the material by heating in a press heated to 130 to 160oC and for 400 to 800 seconds.
  • this coating it is possible to personalize the objects with the desired design.
  • the film brings the material more resistance to shock, preventing further breakage.
  • the recycled material can be used in various objects, for example, glasses, cufflinks, props, rings, bags, bracelets, earrings, buckles, necklaces, ties, fans, beads, high heels, trays, hangers, candlesticks, baskets, sugar bowls , colander, plates, dough rolls, cutting boards, covers, notebooks, clipboards, pencil holder, clip holder, sculptures, boxes, buttons, buckles and rings.
  • the object is glasses.
  • EXAMPLE 1 Manufacture of glasses by machining sheet material
  • This continuation of the process begins with the design of the internal and external mold of the front of the glasses on the recycled material plate. Initially, a margin of 1 to 2mm, preferably 1.2mm, is left over in the drawing for future machining.
  • the internal cut is performed, where the lenses will be positioned in the future. Then, channel cuts are made, internal to the cuts for the lenses so that they can be fitted in the future.
  • the external cut is made, according to the mold previously designed so that it can be standardized later, removing the remainder through machining.
  • the thickness of the glasses for better user comfort, through machining, 6 to 9 mm (preferably 7 mm) are maintained in the nose positioning region, while in the hinge region are maintained 2 to 5 mm, preferably 4 mm, to facilitate their fitting.
  • 3 to 6 mm, preferably 5.5 mm, of thickness are maintained and preferably a curved machining is performed so that the glasses are more anatomical.
  • a curvature is formed between the lenses, by heating the glasses at 90 to 120oC, preferably 110oC, for 150 to 250 seconds, preferably 200 seconds, and positioning in a press with mold, followed by of thermal shock by submerging the glasses in ice water.
  • the hinges are positioned. This positioning is accomplished by heating the metal hinges and inserting them at the ends of the glasses.
  • the material of the glasses when in contact with the heated hinges, becomes more malleable, allowing their insertion.
  • the said hinges are shaped like a “mushroom”, after their insertion, the still heated material of the glasses covers the narrower portion of the “mushrooms”, and after the glasses material has cooled, the hinges are retained in the glasses, without the possibility of let go.
  • the cutting and machining of the rods to a thickness of 2 to 5 mm, preferably 3.6 mm, begins.
  • metal souls are inserted in the rods.
  • the souls elongate internally along the length of the rods, maintaining a protuberance at one of their ends, to be fitted in the future with the hinges on the front of the glasses.
  • a process of heating the material of the rods is carried out at 190 to 210oC, preferably 200oC, and for 180 to 220 seconds, preferably 200 seconds so that they become more malleable, thus allowing the insertion.
  • the front part and the rods go through a drumming process, to finally fit together and form the glasses.

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Abstract

A presente invenção refere-se a um material reciclado por termoformagem, processo de reciclagem de resíduos e o uso do material reciclado na fabricação de diversos objetos, por exemplo, óculos, aproveitando suas qualidades de alta resistência a impacto e a água. Seu design é diferenciado, além de ser uma iniciativa à preservação ambiental.

Description

MATERIAL RECICLADO POR TERMOFORMAGEM, PROCESSO DE RECICLAGEM DE RESÍDUOS E USO
A presente invenção refere-se a um material reciclado por termoformagem, processo de reciclagem de resíduos e o uso do material reciclado na fabricação de diversos objetos, por exemplo, óculos, aproveitando suas qualidades de alta resistência a impacto e a água. Seu design é diferenciado, além de ser uma iniciativa à preservação ambiental.
DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICA
Ao longo dos anos, o descarte de lixo e seus efeitos no meio ambiente passaram a ser cada vez mais preocupantes.
A maior parte do lixo mundial é descartada em local impróprio ou mesmo em aterros sanitários, onde o material naturalmente se decompõe.
O grande problema em aguardar a decomposição de material não orgânico é o tempo. Latas de alumínio, por exemplo, demoram 200 anos para se decompor, enquanto plásticos em geral, demoram cerca de 450 anos.
Pensando nisso, a presente invenção pretende proporcionar um material reciclado por termoformagem, um processo de reciclagem de resíduos e uso de material obtido pelo dito processo. Os resíduos utilizados são principalmente de embalagens de PET (politereftalato de etila), PETE (tereftalato de polietileno), PEAD (polietileno de alta densidade), PVC (policloreto de vinila), PEBD (polietileno de baixa densidade), PP (polipropileno) ou PS (poliestireno), opcionalmente revestidos com filme de alumínio (Al).
O material reciclado pelo método da presente invenção apresenta excelente resistência à abrasão química, sendo possível ser cortado, furado, lixado, parafusado com parafuso e colado, e com isso, é possível que seja utilizado para fabricação de diversos objetos como joias, relógios, adornos pessoais, luminárias, peças de decoração e até móveis.
No presente relatório, é demonstrado também, como transformar o material reciclado em óculos, aproveitando suas melhores características, como alta resistência a choque e a água.
OBJETIVOS
A presente invenção tem como objetivo apresentar um material reciclado por termoformagem, um processo de reciclagem de resíduos e uso de material obtido pelo dito processo.
O processo de reciclagem de resíduos compreende as seguintes etapas:
  1. Coleta de resíduos de plástico, opcionalmente revestido com filme de alumínio;
  2. Separação de material de acordo com cor e espessura;
  3. Pelo menos uma etapa de moagem do material selecionado em flocos de 0,1 a 6mm por 0,1 a 6mm;
  4. Homogeneização dos ditos flocos com 2 a 5% de aditivo de acoplamento polimérico, preferencialmente uma resina de etil vinil acetato modificada com 2,5 dioxihidrofurano;
  5. Termoformagem do material obtido.
O presente processo é iniciado com a coleta de resíduos entre PET (politereftalato de etila), PETE (tereftalato de polietileno), PEAD (polietileno de alta densidade), PVC (policloreto de vinila), PEBD (polietileno de baixa densidade), PP (polipropileno) ou PS (poliestireno), opcionalmente revestidos com filme de alumínio, obtidos, por exemplo, de embalagens descartadas, tais como embalagens de pasta de dente originadas de refugo industrial, sobras de bobinas, produtos com defeito ou em parceria com cooperativas de coleta de lixo.
Uma vez coletado o material para reciclagem é feita a separação de acordo com cor e espessura, para, dessa forma, gerar material reciclado mais uniforme.
Após a separação, o material passa por um processo de moagem, transformando-o em flocos de 0,1 a 6mm por 0,1 a 6mm, preferencialmente de 5 por 5mm.
Ditos flocos são homogeneizados com 2 a 5% de aditivo de acoplamento polimérico, preferencialmente 3%, através de mistura contínua.
Entende-se como aditivo de acoplamento polimérico um tipo especial de aditivo usado em composições poliméricas. Este aditivo tende a produzir elevado grau de interação entre o polímero e as cargas contidas num composto, principalmente as inorgânicas. Os agentes de acoplamento podem ser aditivos químicos ou polímeros, quimicamente modificados por materiais reativos. Quando adicionados aos compostos poliméricos, produzem grande força adesiva entre as partículas da carga e as moléculas poliméricas, funcionando como elemento de interface. Tal aditivo é preferencialmente uma resina de etil vinil acetato modificada com 2,5 dioxihidrofurano, como o IQX UNIBE94, disponibilizado pela IQX-Inove Qualyx.
Para a formação do objeto desejado, o material passa por uma etapa de termoformagem. A termoformagem pode ser realizada para formar chapas ou diretamente objetos. Para a formação de chapas, as seguintes etapas são utilizadas:
  • Prensagem da mistura da etapa (d) em prensa a 110 a 230ºC por 10 a 40 minutos até atingir espessura de chapa de 5 a 12mm;
  • Resfriamento da referida chapa com tensionamento do material até temperatura ambiente;
  • Corte da chapa em tiras;
  • Retificação da espessura da chapa para 3 a 15mm;
  • Opcionalmente adição de filme de politetrafluoretileno (PTFE) às tiras em chapas por aquecimento em prensa aquecida a 130 a 160ºC e 400 a 800 segundos.
Portanto, para a solidificação da mistura, o material é prensado em prensa a 110 a 230ºC, preferencialmente 200ºC, por 10 a 40 minutos, preferencialmente por 15 minutos para atingir a espessura desejada de chapa de 5 a 12mm, preferencialmente 8mm.
Depois de atingir a espessura desejada, o material em chapa é resfriado até temperatura ambiente. Para evitar ondulações na superfície é aplicada tensão na chapa conforme o material resfria.
A chapa então é cortada em tiras para que depois, essas tiras passem por um processo de retificação e uniformização de espessura, para 4 a 10mm, preferencialmente 7mm. Todo o resíduo gerado nesta etapa é reutilizado e novamente reciclado.
Depois, opcionalmente é adicionada a cada lado das tiras de chapa retificadas, uma camada de filme de politetrafluoretileno (PTFE), através de prensa aquecida a 130 a 160ºC, preferencialmente 130ºC, e por 400 a 800 segundos, preferencialmente por 600 segundos.
A termoformagem para a formação diretamente de objetos compreende as seguintes etapas:
  • Prensagem da mistura da etapa (d) em molde tridimensional de formato do objeto desejado a 110 a 230ºC por 10 a 40 minutos até atingir o formato do molde;
  • Resfriamento do referido objeto da etapa (e) com tensionamento do material até temperatura ambiente.
Portanto, o material pode ser diretamente utilizado na moldagem de objetos utilizando a temperatura de 110 a 230ºC por 10 a 40 minutos.
Após a moldagem, do mesmo modo como na formação das chapas, o material deve ser mantido tensionado durante seu resfriamento até atingir a temperatura ambiente, evitando deformações.
Opcionalmente, após a moldagem 3D ou de chapas, é adicionado um filme polimérico ao material por aquecimento em prensa aquecida a 130 a 160ºC e por 400 a 800 segundos. Com esse revestimento é possível personalizar os objetos com o design desejado. Além disso, o filme trás ao material mais resistência ao choque, evitando ainda mais sua quebra.
O material reciclado pode ser utilizado em diversos objetos, por exemplo, óculos, abotoaduras, adereços, anéis, bolsas, braceletes, brincos, fivelas, colares, gravatas, leques, miçangas, saltos-alto, bandejas, cabides, castiçais, cestarias, açucareiros, escorredores, pratos, rolos para massa, tábuas de cortar, capas, cadernos, pranchetas, porta lápis, porta clips, esculturas, caixas, botões, fivelas e argolas. Preferencialmente, o objeto é um óculos.
EXEMPLO 1: Fabricação de óculos através de usinagem de material de chapas
Entre a grande diversidade possível de ser fabricada, estão os óculos. Para sua fabricação são realizadas as seguintes etapas:
  1. Desenho do molde interno e do externo de parte frontal dos óculos com sobra de 1 a 2mm na chapa reciclada;
  2. Corte interno de orifício para lentes de acordo com desenho da etapa (j);
  3. Corte de canais nas bordas internas dos orifícios para lente;
  4. Corte externo da chapa conforme desenho da etapa (j);
  5. Uniformização do corte por usinagem da dita sobra;
  6. Usinagem de espessura, mantendo 6 a 9mm em regiões do nariz e dobradiças, e 2 a 5mm em outras regiões;
  7. Usinagem de espessura de ponte entre lentes para 3 a 6mm;
  8. Conformação de curvatura entre lentes através de aquecimento em 90 a 120ºC por 150 a 250 segundos e posicionamento em prensa com molde, seguida de choque térmico submergindo a parte frontal dos óculos em água gelada;
  9. Posicionamento de dobradiças através de aquecimento de charneiras metálicas e inserção em local desejado;
  10. Corte e usinagem de hastes para espessura de 2 a 5mm;
  11. Inserção de almas de metal em hastes, mantendo protuberância de encaixe em charneiras, através do aquecimento das ditas hastes a 190 a 210ºC e por 180 a 220 segundos e em seguida realização da inserção;
  12. Usinagem das hastes para seu formato final;
  13. Tamboreamento de parte central e das duas hastes para finalização de superfícies;
  14. Encaixe de hastes em parte frontal dos óculos.
Essa continuação do processo se inicia com o desenho do molde interno e externo da parte frontal dos óculos na chapa de material reciclado. Inicialmente, é mantida uma margem de 1 a 2mm, preferencialmente 1,2mm, de sobra no desenho para futura usinagem.
Continuando, é realizado o corte interno, onde futuramente serão posicionadas as lentes. Depois, são feitos cortes de canais, internos aos cortes para as lentes para que elas possam ser futuramente encaixadas.
Em seguida, é realizado o corte externo, de acordo com o molde anteriormente desenhado para depois ele ser uniformizado, removendo a dita sobra através de usinagem.
Quanto à espessura dos óculos, para melhor conforto do usuário, através de usinagem, são mantidos 6 a 9mm (preferencialmente 7mm) na região de posicionamento do nariz, enquanto na região da dobradiça são mantidos 2 a 5mm, preferencialmente 4mm, para facilitar o seu encaixe.
Na ponte que une as lentes, são mantidos 3 a 6mm, preferencialmente 5,5mm, de espessura e de maneira preferencial é realizada uma usinagem curvada para que os óculos fiquem mais anatômicos.
Também com o intuito de melhorar o conforto, é realizada uma conformação da curvatura entre as lentes, através de aquecimento dos óculos em 90 a 120ºC, preferencialmente 110ºC, por 150 a 250 segundos, preferencialmente 200 segundos, e posicionamento em prensa com molde, seguida de choque térmico submergindo os óculos em água gelada.
Para finalizar a parte da frente dos óculos são posicionadas as dobradiças. Esse posicionamento é realizado através do aquecimento das charneiras metálicas e sua inserção nas extremidades dos óculos. O material dos óculos, ao entrar em contato com as charneiras aquecidas se torna mais maleável, permitindo a sua inserção. Como as ditas charneiras possuem formato de “cogumelo”, após sua inserção, o material ainda aquecido dos óculos recobre a porção mais estreita dos “cogumelos”, e após o resfriamento do material dos óculos as charneiras ficam retidas nos óculos, sem possibilidade de se soltarem.
Depois da finalização da parte da frente dos óculos se inicia o corte e a usinagem das hastes para uma espessura de 2 a 5mm, preferencialmente 3,6mm.
Para fornecer uma melhor sustentação e dar ajuste sem o efeito de memória do material plástico, são inseridas almas de metal nas hastes. As almas se alongam internamente por todo o comprimento das hastes, mantendo uma protuberância em uma das suas extremidades, para serem futuramente encaixadas com as charneiras da parte frontal dos óculos. Para a inserção das almas nas hastes, é realizado um processo de aquecimento do material das hastes a 190 a 210ºC, preferencialmente 200ºC, e por 180 a 220 segundos, preferencialmente 200 segundos para que se tornem mais maleáveis, possibilitando assim a inserção.
Após a inserção das almas nas hastes é realizada a usinagem final, dando o formato das hastes.
Para realização de acabamento, a peça frontal e as hastes passam por um processo de tamboreamento, para finalmente ser encaixadas entre si e formarem os óculos.

Claims (7)

  1. Material reciclado por termoformagem caracterizado por ser constituído de (i) camada de plástico, opcionalmente revestido com alumínio, reciclado com um aditivo de acoplamento polimérico, preferencialmente uma resina de etil vinil acetato modificada com 2,5 dioxihidrofurano, e (ii) opcionalmente camada de filme polimérico.
  2. Processo de reciclagem de resíduos, caracterizado por compreender as seguintes etapas de reciclagem:
    A - Coleta de resíduos de plástico, opcionalmente revestido com filme de alumínio;
    B - Separação de material de acordo com cor e espessura;
    C - Pelo menos uma etapa de moagem do material selecionado em flocos de 0,1 a 6mm por 0,1 a 6mm;
    D - Homogeneização dos ditos flocos com 2 a 5% de aditivo de acoplamento polimérico, preferencialmente uma resina de etil vinil acetato modificada com 2,5 dioxihidrofurano;
    E - Termoformagem do material obtido.
  3. Processo de reciclagem de resíduos, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o plástico utilizado pode ser PET (politereftalato de etila), PETE (tereftalato de polietileno), PEAD (polietileno de alta densidade), PVC (policloreto de vinila), PEBD (polietileno de baixa densidade), PP (polipropileno) ou PS (poliestireno).
  4. Processo de reciclagem de resíduos, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato da termoformagem compreender as seguintes etapas:
    - Prensagem da mistura da etapa (d) em prensa a 110 a 230ºC por 10 a 40 minutos até atingir espessura de chapa de 5 a 12 mm;
    - Resfriamento da referida chapa com tensionamento do material até temperatura ambiente;
    - Corte da chapa em tiras;
    - Retificação da espessura da chapa para 3 a 15 mm;
    - Opcionalmente adição de filme de politetrafluoretileno (PTFE) às tiras em chapas por aquecimento em prensa aquecida a 130 a 160ºC e por 400 a 800 segundos.
  5. Processo de reciclagem de resíduos, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato da termoformagem compreender as seguintes etapas:
    - Prensagem da mistura da etapa (d) em molde tridimensional de formato do objeto desejado a 110 a 230ºC por 10 a 40 minutos até atingir o formato do molde;
    - Resfriamento do referido objeto da etapa (e) com tensionamento do material até temperatura ambiente.
  6. Processo de reciclagem de resíduos, de acordo com uma qualquer das reivindicações 4 ou 5, caracterizado por compreender adicionalmente a seguinte etapa:
    - Adição de filme polimérico ao material por aquecimento em prensa aquecida a 130 a 160ºC e 400 a 800 segundos.
  7. Uso do material obtido de acordo com uma qualquer das reivindicações 2 a 6 caracterizado por ser para fabricação de objetos como óculos, abotoaduras, adereços, anéis, bolsas, braceletes, brincos, fivelas, colares, gravatas, leques, miçangas, saltos-alto, bandejas, cabides, castiçais, cestarias, açucareiros, escorredores, pratos, rolos para massa, tábuas de cortar, capas, cadernos, pranchetas, porta lápis, porta clips, esculturas, caixas, botões, fivelas e argolas.
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