M.Ll. Maspoch, H.E. Ferrando Centre Català del Plàstic, Universitat Politècnica de Catalunya

CCP

www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus

M.Ll. Maspoch, H.E. Ferrando

Centre Català del Plàstic, Universitat Politècnica de Catalunya

Reciclatge de residus plàstics

CCP


Membres del consorciMembres del consorci

Generalitat de CatalunyaGeneralitat de Catalunya

Associacions del SectorAssociacions del SectorCentro Español de Plásticos (CEP)Asociación de Industriales de Plástico de Cataluña (AIPC)Associació Catalana d’Empreses Constructores de Motlles i Matrius (ASCAMM)Associació de Constructors de Maquinària per a Plàstics i Cautxú (IMAPC)Confederación Española de Empresarios del Plástico (ANAIP)Fed. Española de Transformadores y Manipuladores de Plásticos (FETRAPLAST)

Ajuntament de TerrassaAjuntament de Terrassa

Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)

CCP


Infrastructura (I)Infrastructura (I)

• Taller d’injecció5 màquines: 22 a 200 TM

•Laboratori d’assaigsMicroscopi òpticMicrotomEquip HDT/VICATÍndex de fluïdesa (MFI)Calorímetre diferencial de rastreig (DSC)Màquina universal d’assaigs

Equips d’impacte instrumentat

CCP


Infrastructura (II)Infrastructura (II)

• Taller d’extrusióExtrusora monofusExtrusió doble fusLínia de fabricació de làminesExtrusora sopladoraPremsa de laboratoriMolí de corronsDeshumidificador (DP: -40ºC)

CCP


ÀreesÀrees

Adreça:C/ Colom, 114. Edifici Vapor Universitari08222 Terrassa (Barcelona)

Tel.: +34 937 837 022Fax.: +34 937 841 827E-mail: [email protected]: http://www.upc.es/ccp

Centre Català del Plàstic

• FORMACIÓ

• QUALITAT i FRACTURA

• INNOVACIÓ TECNOLÒGICA

• RECERCA i DESENVOLUPAMENT

• ENGINYERIA

• RECICLATGE

CCP


Projectes R+D+I del CCP Projectes R+D+I del CCP

• Substitució total o parcial de material verge per material reciclat HIPS components de TV

i PA6 components automoció

• Canvi de material HIPS verge perPET reciclat Components de TV

• Noves aplicacions per plàstics reciclats PVC reciclat per a materials de construcció

PE per a palets de transport

• Compatibilització de mescles de polímers Films multicapa PE+PS+EVOH

CCP


PA-100R

PA-V

Materials de partida

R V+

(0, 15, 30, 50, 100%)

Mescla física

Trituració

Injecció i caracterizació

ET

AP

A

I

ET

AP

A III

ET

AP

A

II

R

ETAPA I

• Recerca i selecció de material reciclat

• Estudi dels materials de partida

ETAPA II

• Caracterització de mescles verge + reciclat

ETAPA III

• Estudi de la influència de reciclats successius

Procediment d’estudiProcediment d’estudi

CCP


Propietats Assaig Paràmetres estudiats Norma

Reològiques Mesura de la viscositat J: Índex de viscositat ISO/DIS 1228

Mecàniques

Traccióy, y, M, M, R, R, x,

x, Et ASTM D 638M – 93

Resistència a l'impacteacN: Resistència a

l'impacte CharpyASTM D 256 – 93

Resistència a la deformación per calor

Temperatura de reblandiment Vicat

UNE 53 – 118 – 78

Flexió M, M, R, R, x, x, Ef ASTM D 790 – 95a

Ignífugues FlamaVelocitat de Propagació, comportament

94 - UL

Calorimètriques DSC Tg, Tm, Cristalinitat -

CaracteritzacióCaracterització

CCP


Material HIPS (High Impact Polystyren)

Producte Carcassa de televisor

Origen HIPS reciclat industrial

Observacions:

S’han estudiat 4 material reciclats: HIPS-RA, -RB, -RC i -RD

Les propietats varien en funció de l’origen del reciclat i del contingut en Polibutadiè (PB)

HIPSHIPS

CCP


HIPS (A, B, C y D)HIPS (A, B, C y D)

CCP


Mescles HIPS (verge + R-B)Mescles HIPS (verge + R-B)

CCP


Material PA6 + 10GF + 20GB

(Poliamida 6 carregada amb 10% de fibra de vidre

i 20% de microesferes de vidre)

Producte Caixes de conectors elèctrics

del sector de l’automoció

Origen PA6 reciclat industrial de filatura

Observacions:

Les propietats varien fortament en funció del contingut en aigua, de la presència de contaminació en el reciclat i del contingut en càrregues

PA6PA6

CCP


PA6: MaterialsPA6: Materials

Referència Descripció del material

PA-V PA6 verge, 20% microesferes de vidre (GB) + 10% fibres de vidre (GF)

PA-100R PA6 100% reciclat, (20% GB + 10%GF)

PA-15R Mescla 15% PA-100R + 85% PA-V



PA-I2 PA6 verge recuperat, injectat 2 vegades

PA-I3 PA6 verge recuperat, injectat 3 vegades

CCP


7772

64

84

9590

100

0102030405060708090

100110120130

P A-I3 P A-I2 P A-V P A-15R P A-30R P A-50R P A-100R

Materiales

(un

idad

es

re

lati

vas

)

r

PA6: Comportament a traccióPA6: Comportament a tracció

8997 100 97 97

89 88

0

1020

30

4050

60

7080

90

100110

120


Materiales

(un

idad

es

re

lati

vas

)

7281

100

83 8174 76

0

1020

3040

5060

70

8090

100110

120


Materiales

(un

idad

es

re

lati

vas

)

E r

Disminució de les propietats de tracció amb:

• % de material reciclat

• Nº de processos d’injecció

CCP


9196 100 96 93

88 89

0102030405060708090

100110120

PA-I3 PA-I2 PA-V PA-15R PA-30R PA-50R PA-100R

Materiales

(un

ida

de

s r

ela

tiv

as

)

Ef

8490

10093 90

85 84

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120


Materiales

(un

ida

de

s r

ela

tiv

as

)

f

• Comportament general similar al de tracció

• Els materials PA-50R, PA-100R y PA-I3 presenten valors de les propietats a flexió molt semblants

PA6: Comportament a flexióPA6: Comportament a flexió

CCP


PA6: Resistència a impactePA6: Resistència a impacte

• La disminució màxima de resistència a impacte és de: 31% per a PA-100R 16% per a PA-I3

8489

10091

86 82

69

0102030405060708090

100110120


Materiales

(un

ida

de

s r

ela

tiv

as

)

acN

CCP


PA6: ViscosimetriaPA6: Viscosimetria

81

100

77

63

0102030405060708090

100110120

PA-I1 PA-V* PA-50R* PA-100R*

Materiales

(un

ida

de

s r

ela

tiv

as

)

173

100

281

237

0

50

100

150

200

250

300

350

PA-I1 PA-V* PA-50R* PA-100R*

Materiales

(un

ida

de

s r

ela

tiv

as

)

PA6: MFIPA6: MFI

[] MFI

(* Granza) (* Granza)

• Augment de la fluïdesa per degradació termomecànica amb: % de material reciclat Nº de processos d’injecció

CCP


Material PET (Polietilè tereftalat)

Producte Caixes d'altaveus

Origen Ampolles de begudes post-consum

Observacions:

S’han estudiat 3 material reciclats: PET-RA, -RB i -RC

La qualitat dels diferents reciclats depèn principalment del tractament de rentat i purificació del material

El processat del PET requereix un procés de secat en continu i previ

PETPET

CCP


PET: MaterialsPET: Materials

Tg=73ºC Tf=260ºC

HO-[CO-C6H6-CO-O-CH2-CH2-O]n-H

•Gran sensibilitat a la hidròlisi•Aplicació principal: ampolles

•Escames que provenen del triturat i neteja d’ampolles•Preus molt competitius

PET

PET-R

•Material utilitzat actualment en els components de TV

HIPS-V

•Colorant negre de fum

Additius

CCP


PET Etapa I: Material de partidaPET Etapa I: Material de partida

Refrescs, aigua, oli, vinagre

Aigua

Aigua, refrescs

Detergents, perfums, etc

El PET-R sembla contenir els tipus de PET més habituals en el mercat

CCP


PET Etapa II: Procés d’injeccióPET Etapa II: Procés d’injecció

• El perfil P1 de temperatures d’injecció sembla ser el més adequat per al PET-R.

• El secat del PET-R a 140ºC és imprescindible tant abans com durant la injecció d’aquest material.

T1 T2 T3 T4 T5 T6

Perfil P1 140ºC 250ºC 260ºC 270ºC 270ºC 270ºC

S’aconsegueix una bona processabilitat del PET-R

CCP


PET Etapa III: ResultatsPET Etapa III: Resultats

CCP


PET Etapa IV: ColoracióPET Etapa IV: Coloració

• Lleuger augment de la cristal·linitat de les probetes amb el colorant

Per fabricar peces de TV colorejades, s’ha de millorar el comportament a rotura en tracció del PET-R + 1%C.

• Major percentatge de ruptura fràgil de les probetes a tracció amb el colorant

Pic de recristalizació Assaig de tracció

CCP


Televisor Escames de PET reciclat

Ampolles de PET

M’incorporen22.5 ampolles de 1.5 l.

PET, Treballem junts amb plàstics reciclatsPET, Treballem junts amb plàstics reciclats

CCP


Material PVC (Policlorur de vinil)

Producte Sistema d’alleugeriment per a forjats

Origen Làmines de PVC rígid triturades

PVCPVC

CCP


Sistema d’alleugeriment per a forjats Sistema d’alleugeriment per a forjats

CeràmicaCeràmica

• Pes elevat• Mides fixes• Pèrdues per mala manipulació• Fràgils• Baix cost• Molt introduides

en el mercat

EPSEPS

• Cost elevat (200-300%)• Poc conegut en el mercat

• Baix pes• Fàcilment ajustables en obra• No hi ha pèrdues per mala manipulació• Alta tenacitat• Excelent aillament

tèrmic i acústic

• Baix cost• Baix pes• Fàcilment

ajustables en obra• No hi ha pèrdues

per mala manipulació

• Alta tenacitat• Aillament tèrmic i

acústic regular

PVCPVC

• Poc conegut en el mercat• Adhesió amb el guix (en estudi)

CCP


PVC, Tipus de materialsPVC, Tipus de materials

PVC Verge (35% de càrrega mineral)• Polímer comercial destinat a la indústria de la construcció.

Poliresina (35% de càrrega mineral)• Residu que queda en el reactor un cop s’ha recollit el PVC Verge (representa el 0,3% de la producció)

Reciclat• Làmines de PVC rígid triturades

CCP


Material PE+PS (Polietilè + Poliestirè)

Producte

Origen Films multicapa d’envasos

PE+PSPE+PS

(en estudi)

CCP


• Residu industrial: Films multicapa retalls de termoconformat

• Composició: PE + PS (diferents proporcions)

• Tipus de compatibilització: Copolímer d’injert

• Etapes: - Mescla de components

- Extrusió reactiva

- Caracterizació del material resultant

Compatibilització de diferents tipus de plàsticsCompatibilització de diferents tipus de plàstics

CCP


Aspectes claus para afavorir el Aspectes claus para afavorir el reciclatge mecànicreciclatge mecànic

• Legislació que incentivi el reciclatge(ex. Llei 11/1997 d’Envasos i Residus dels envasos)

• Increment de les tarifes d’abocador

• Internalització dels costos ambientals

• Reciclatge mecànic per obtenir granzes reciclades de qualitat aplicacions tecnològiques

• Foment de nous mercats de plàstics reciclats i sensibilitat dels consumidors en temes ambientals

• Preu del material verge i material reciclat

CCP


M.Ll. Maspoch, H.E. Ferrando

Centre Català del Plàstic, Universitat Politècnica de Catalunya

Reciclatge de residus plàstics

CCP


La matèria primeraLa matèria primera

Petroli (100%)

Gasoil i fueloil (70%) Altres (10%)Essència (20%)

Indústria petroquímica (7%)Carburant auto (13%)

Productes plàstics (4%) Altres productes (100%)

PRODUCTES DE LA DISTILACIÓ DEL PETROLI

CCP


Producció de plàstics a EuropaProducció de plàstics a Europa

< 1 ANY 20%

1 - 8 ANYS 15%

> 8 ANYS 65%

ENVASOS 36%

CONSTRUCCIÓ 11%

MOBILIARI 8%

AUTOMÒBIL 7%

AGRICULTURA 6%

TÈXTIL / CALÇAT 5%

COLES / ADHESIUS 4%

ELECTRODOMÈSTICS 3%

ELECTRICITAT 2%

PECES INDUSTRIALS 2%

LLAR 2%

JOGUINES I OCI 2%

ALTRES 12%

Temps de vida mitjà

Aplicacions

CCP


Evolució del consum a EspanyaEvolució del consum a Espanya

Per Càpita (kg/hab/any) En milions de tones

Consum 1998: 2.648.469 t

CCP


Tipologia dels residus plàsticsTipologia dels residus plàstics

Residu industrial

Residu post-consum

• RSU (Residus Sòlids Urbans)

• Industrial / comercial

• Agrícola

• Automòbil

• Retalls, rebuigs, colades d’injecció

• Net d’impureses

• Homogeni (composició constant)

CCP


Tipologia dels residus plàsticsTipologia dels residus plàstics

Residus plàstics (1998): aprox. 2.000.000 t

Indústria18%

RSU68%

Automòbil4%Agricultura

8%

Construcció2%

CCP


Residu post-consumResidu post-consum

• RSU (Residus Sòlids Urbans)

• Industrial / comercial

• Agrícola

• Automòbil

• Envasos• Barrejat amb altres residus• Brut

RECOLLIDA SELECTIVA

• Films d’embalatge (PE)• Net• Homogeni

• Film hivernacle, tubs de reg, etc.• Molt contaminat / brut• Degradat (UV)• Bastant homogeni

• Pot estar contaminat / brut• Pot estar degradat (UV)• Dificultat de desmontatge• Mescles de polímers, peces bi-components

DISSENY PEL RECICLATGE

CCP



Paper39%

Resta1.5%

Metalls2.7%

Minerals0.31%

Orgànic12%

Tèxtil2.1%

Plàstics34%

Mixtes4.9%

Especials0.03%

Vidre1.1%

Voluminosos3.5%

Minerals1.5%

Metalls3.4%

Resta7.1%

Orgànic42%

Tèxtil2.7%

Paper21%

Plàstics10%

Mixtes3.3%

Especials0.20%

Voluminosos2.9%

Vidre6.2%

% en VOLUM % en PES

CCP



PVC4%

PET13%

HDPE25%

LDPE29%

Altres19%

No envasos10%

Plàstics en els RSU (% en pes)

CCP


Alternatives pels residus plàsticsAlternatives pels residus plàstics

• Reducció en origen

• Tecnologies netes

• Revalorització

Estalvi de matèria primera mitjançant:

- Innovació en el disseny,

- Canvi de material

- Injecció asistida per gas

Processos de transformació que generen una mínima quantidat de residus.

• Reciclatge mecànic (residu plàstic --> nova peça)

• Reciclatge químic (residu plàstic --> monòmer)

• Reciclatge tèrmic (residu plàstic --> energia)

•Termoplàstics•Termoestables•Elastòmers

Termoplàstics

CCP


Efecte de la degradacióEfecte de la degradació

CCP


Reciclatge mecànicReciclatge mecànic

Residus plàstics

Separació tipus de polímer (colors)

Triturat

Rentat / Secat

Extrusió / Granzejat

Venda granza reciclada

Venda (escamas PET)

additivació

Processos de reciclatge

ConseqüènciesPunts a reforçar

Separació

Rentat

Additivació

Nº de processos d’injecció

Incompatibilitat, degradacions

Impureses fragilitat

Evitar degradacions

Degradacions

CCP


Matèria primera Trituració Transformació

Reciclatge mecànic Reciclatge mecànic

CCP


EXTRUSIÓ

INJECCIÓ

TRITURACIÓ

RESIDU INDUSTRIAL

GRANZANOVA PEÇA

Transformació dels materialsTransformació dels materials

M.Ll. Maspoch, H.E. Ferrando Centre Català del Plàstic, Universitat Politècnica de Catalunya

Documents

Transcript of M.Ll. Maspoch, H.E. Ferrando Centre Català del Plàstic, Universitat Politècnica de Catalunya