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PRACTICA N° 6 PROCESO DE RECICLAJE DE LAS POLIAMIDAS

Zeballos Rojas Vernie Jonathan

Docente Lopez Chavez, Marcela

Universidad Nacional De San Agustis Facultad De Ingeniera De Procesos Departamento Ingenieria De Materiales Arequipa 2020

Laboratorio de Polímeros Escuela Profesional de Ingeniería de Materiales

PRACTICA N° 6 PROCESO DE RECICLAJE DE LAS POLIAMIDAS Observe los siguientes videos: https://www.youtube.com/watch?v=wt9CTsDJnI8 http://poliamidas.blogspot.com/2013/ https://www.youtube.com/watch?v=HP04B-i0HEI 1. OBJETIVO  Preservar el medio ambiente y reducir la contaminación que provocan los residuos que generamos en casa.  Reconocer, transformar en diferentes fibras que terminan como parte de la basura doméstica.  2. INFORMACIÓN BASICA Clasificación de los plásticos Los plásticos como componente de los polimeros, se dividen para su estudio de la siguiente manera: Termoplásticos, Elastómeros y Termofijos. Para la práctica de estudio se debe considerar los polímeros termoplásticos y las fibras de poliamidas Las fibras Termoplásticas: Se aplica este nombre a los plásticos que pueden ablandarse por el calor y con el enfriamiento retornan a su estado sólido, aun cuando el proceso sea repetido, es decir que no sufren ninguna alteración de tipo químico en su estructura molecular. Las Fibras de poliamida Los distintos tipos de poliamidas como el nylon, se obtienen mediante condensación de una diamina y un ácido dicarboxilico y se designan con números, que indican el número de átomos de carbono que toman parte en cada reacción. La poliamida principal derivada de un diácido es el nylon-6,6, que se obtiene mediante deshidratación térmica de la sal obtenida en la reacción de la hexametilendiamina con ácido adipico. (Como lo indica el siguiente cuadro de reacción)

3. PARTE EXPERIMENTAL Materiales:  Material plástico, seleccionado, según el video elegido plástico)

(producto de la selección de material

Equipo mostrados en video  Banda Transportadora  Molino Desmenuzador  Silo de Almacenamiento  Grupo de Dosificación  Extrusor  Cambia Filtro  Soplador 1

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Tina de Enfriamiento Cortadora de Espagueti Silo(Alimentador) ó Mezclador

Procedimiento: a. Descripción del proceso de reciclaje  Se recibe el material de recolección domiciliaria en el almacén en bolsas de polietileno de 25-60 Kg cada una.  Se saca de la bolsa el material y se coloca en una mesa de alimentación de la banda a la banda de alimentación al molino.

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Se lleva un control de calidad visual del material eliminando partes de papel, cartón, madera, todo tipo de material extraño. Mediante el reciclado terciario y cuaternario se obtiene un alto contenido de CO 2 y NOX, tanto en la pirolisis como en la incineración sería necesario instalaciones con tecnología para el control de esos contaminantes. Las fibras provienen de los polímeros termoplásticos o las poliamidas como el nylon-6 que se puede procesar en un extrusor, ya que por medio de este equipo hay una fusión del material, eliminación de los componentes volátiles (principalmente los compuestos de bajo peso molecular) homogenizándolos con otros componentes (aditivos y/o cargas). Se inicia en un extrusor de un husillo, con pretratamiento y tratamientos mecánicos posteriores a la extrusión. Se describirá el proceso de obtención de la fibra sintética del nylon-6.

b. Preparación del material La fibra de nylon-6, tal como se genera no se puede alimentar directamente al extrusor, y tiene que prepararse previamente, consistiendo esta preparación en:  Separación del material de mala calidad,  Cortado,  Desmenuzamiento. Separación del material de mala calidad Antes de colocar el material en la banda transportadora de alimentación del molino, se corta y se extiende en una mesa, llevándose un control de calidad visual del desperdicio, separándo el material con un alto contenido de aceite y/o humedad, y materiales extraños. Se debe evitar éste material en la alimentación del proceso de reciclado, ya que en la etapa de succión por el soplador el polímero cortado es más pesado, en la tapa la tubería de descarga o el mismo molino se puede atascar ocasionando mala agitación y dosificación, con la ruptura de hilos y/o un producto con orificios en el granulo, ocasionando que se pueda absorber más rápidamente la humedad. Cortado La operación de cortado del material reciclado para su alimentación en la banda transportadora, la realiza una máquina cortadora, por medio de esta operación se observa una alimentación en forma regular, sin ocasionar atascamiento del molino.

Desmenuzamiento Se generan material de fibras de poliamida del nylon-6 (PA-6), los cuales se alimentaron al proceso de reciclaje, obteniéndose los siguientes resultados:  Del hilo sin/estirar por su calidad, se obtiene un producto del reciclaje de buena calidad, y al inicio de su operación en el extrusor con poca ruptura de hilo. 2

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Con hilo estirado (H E), se atasca más rápidamente el molino y no se recomienda para una operación continúa.

Alimentación El material desmenuzado (polímero cortado) se succiona y descarga en una tolva de alimentación, en donde se debe tener un control en el nivel, el agitador cuenta con unas aletas para su mejor agitación, y una aleta en la parte inferior de la tolva, para conducir el polímero cortado hacia la salida de descarga. Donde se encuentra un tornillo de descarga, para iniciarse la dosificación del material, se operan simultáneamente el agitador y el tornillo de descarga (en la operación de dosificación). Luego se descarga los materiales a las bandas transportadoras para su alimentación en la tolva del extrusor.

Grupo de Dosificación Debe contar con una tolva de preparación, una válvula y un vibrador de descarga (con sus respectivos, indicador de nivel y controladores de peso). Su función principal de la tolva de preparación, es donde se prepara el material a cargar en el extrusor para su mezclado y homogeneizado. La celda de descarga, controla la caída del material a la banda transportadora por medio de su vibrador de descarga y controladores de peso. Fusión Para realizar la fusión del material, se utiliza un extrusor equipado con un tornillo sinfín, la tolva de alimentación del extrusor, conduce al material al interior del extrusor, en donde inicia su compactación. El extrusor cuenta con un sistema de calefacción constituido por resistencias eléctricas y ventiladores para controlar la temperatura en el intervalo de operación de ±1 °C. cuenta también con un sistema de vacío para la eliminación de volátiles (aceite, agua), constituido por una bomba, un pequeño enfriador, y un ducto para la salida del material. El material sale por el ducto del sistema de vacío debido a una excesiva presión en la cabeza del extrusor (hay acumulación de material por estar tapados los orificios del dado o la esprea de hilar), la solución es cambiar el filtro. El material sale por el ducto del sistema de vacío. En caso de que no haya un buen vacío es necesario una correcta limpieza del sistema. La cabeza del extrusor cuenta con un sistema de calefacción con resistencias eléctricas, con sus manómetros para el cambio de filtro y para la presión del tanque utiliza portafiltros, placas de calentamiento (para mantener los portafiltros a la temperatura de operación), los filtros cuentan con una malla (para separar el material contaminado o impurezas del producto extruido) y un dado llamado empaque de hilar para la formación de hilos o espaguetis en la salida de la extrusión. c. Tratamiento final Enfriamiento El material sale de los orificios del dado de la cabeza del extrusor cae a una tina de agua de enfriamiento (agua de 15 a 20 °C), pasándose manualmente por unos rodillos, dos sumergidos en el agua de enfriamiento y uno como alimentador al soplador de enfriamiento (agua desmineralizada, para evitar posible contaminación del producto), y una tubería para el dren (para el mantenimiento de la tina). La permanencia en agua varía con el material producido, según especificaciones del producto. Soplador El soplador cuenta con dos ventiladores, un ventilador suministra aire en el punto de entrada del pasillo, y otro ventilador suministra aire (a contracorriente) en el punto donde termina el pasillo de 3

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enfriamiento, su función principal es de contribuir y asegurar el enfriamiento sobre los hilos o espaguetis antes de pasar al cortador. Granulación El material sale del soplador y pasa por dos rodillos de acarreo (a 130 °C) luego se alimenta al granulador, constituido de un rotor con sus cuchillas para el corte del granulo, una vez cortado el material en un tamaño de 3-4 mm, descarga a una vibradora, cuya función es separar el granulo fino y grueso, pasando el granulo por medio de la vibradora con dos mallas, la primera malla retiene el granulo fino y después pasa por otra malla en donde se clasifica el óptimo y el grueso, descargando el óptimo por gravedad por una tubería a un lugar de acopio. Este tiene la función principal de homogeneizar el material para su pesado y ensacado y cuenta con un caracol interno, el cual conduce el material de la parte inferior y lo descarga en la parte superior o en el caso de que se desee que se mezcle en esta etapa el colorante, en vez de que se adicione en el extrusor y así lo hace recircular en el alimentador final. Finalmente se pesa y se ensaca para su venta. 4. CUESTIONARIO a) Haga la estructura molecular del Nylon 6

b) ¿Por qué tipo de fibras está formada este tipo de poliamida? Estas pueden formar compuestos uniéndolo a fibras de vidrio donde un incremento en la rigidez, también utiliza en la confección de medias, tejidos y telas de punto, también cerdas y sedales.

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Se clasifica los materiales, por la procedencia y propiedades similares

Un ves clasificados se procede a

Se tranporta y es llevado a lavado

Llevar a la molienda

Una ves secado es depositado y calentado en el tornillo sin fin para luego obtener los pellet

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c) Describa con láminas, la técnica de separación y selección del material de reciclaje para separación e identificación de las fibras plásticas.

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d) En el material reciclado es necesario realizar la separación del material de mala calidad, indique porqué. Porque este al tener una composición química totalmente diferente, puede alterar los pellets que salen después de ser calentados alterando su composición, y esto al conformar un producto reciclado puede alterar su resistencia a la corrosión, dureza, fragilidad entre otras propiedades para un fin específico. e) ¿Cuál es el objetivo de realizar el enfriamiento? El objetivo es que las cadenas se entrecrucen más dando, para mejorar sus propiedades mecánicas y así obtener un material resistente f) ¿Qué es la granulación? e indique porqué depende de éste para que se obtenga un producto de buena calidad. Es el proceso por el cual el plástico ya clasificado pasa a la molienda y se obtiene estos gránulos o pellets donde su tamaño influye en la hora de entrar a la extrusora estos deben tener un tamaño similar para cuando sean calentados puedan calentarse y si ningún problema pueda fluir dentro del tornillo sin fin. g) Una de las técnicas para la fabricación del Ny es la siguiente y se lleva a acabo de la siguiente manera: El ácido adípico (hexanodioico), se utilizan en la fabricación del nylon 6, se obtiene comercialmente oxidando el ciclohexano con oxígeno, formándose también agua. a) Formule y ajuste la reacción correspondiente. b) Si se utilizan 50,0 g de ciclohexano, ¿qué cantidad teórica de ácido adípico debería utilizarse?

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5. CONCLUSIONES 6. BIBLIOGRAFIA PALLATERI, M. Et al. (1995). Recovery of polyamide using a solution process. US Patent 5 430 068 PARRA C, Alfonso; Núñez A, Luis Ramón. Ingeniería e Investigación Vol. 43. pp120-127. 1999 PARIS, Luis Santiago. (2004). Elementos del reciclaje Mecánico de Plásticos. 8

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Documento Digital, Universidad Eafit.

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