El reciclaje de residuos de vidrio laminado mediante tecnologías de descomposición

Fecha: 19 de diciembre de 2022

Autores: Ľubomír Šooš, Miloš Matúš, Marcela Pokusová, Viliam Čačko y Jozef Bábics

Fuente: Reciclaje 2021, 6(2), 26; https://doi.org/10.3390/recycling6020026

El vidrio laminado se utiliza cada vez con mayor frecuencia. Esto se aplica a la industria del automóvil y a la industria de la construcción. En los automóviles esto se refiere principalmente a las ventanillas delanteras y traseras, mientras que en la construcción se utiliza vidrio técnico de seguridad para barandillas y cristales de ventanillas. La tarea de este tipo de vidrio es proporcionar suficiente resistencia contra impactos mecánicos y condiciones climáticas desagradables. Al mismo tiempo, si se daña, se debe romper en pedazos lo más pequeños posible o, siempre que sea posible, el vidrio debe permanecer intacto sobre la lámina intermedia para evitar que los fragmentos dañen a personas y animales cercanos. El artículo trata del reciclaje de vidrio laminado, especialmente de la separación eficaz del vidrio (en forma de vidrio desecho) de la película intermedia de polivinilbutiral (PVB).

La investigación experimental se centra en la separación mecánica del vidrio de la película intermedia mediante vibración, y también en la limpieza química de la película de PVB para permitir el posterior reciclaje de ambos materiales. Los resultados cuantifican la eficiencia de la separación mecánica en forma de pérdida de peso de la muestra de vidrio laminado y definen la distribución granulométrica del vidrio desecho, que es un parámetro importante en la posibilidad de reciclaje del vidrio. La investigación conduce a una propuesta metodológica para la separación de vidrio y película de PVB y al diseño de equipos para este método.

La importancia del reciclaje del vidrio es muy grande desde el punto de vista ecológico, energético y técnico y, por lo tanto, el vidrio es una importante materia prima secundaria en forma de residuo. Según datos de la Organización Internacional de Fabricantes de Vehículos de Motor (OICA), la producción mundial de automóviles es de unos 90 millones de vehículos al año. Suponiendo que el parabrisas de un vehículo contiene aproximadamente 13 kg de vidrio y 1 kg de película de PVB, la cantidad total de vidrio para la producción de parabrisas es de aproximadamente 1170 mil. kg y 90 mil. kg de película de PVB por año. La cantidad total mundial de películas de PVB producidas para las industrias del automóvil y de la construcción se estima en unos 170 millones. kg por año [1,2,3,4].

Las líneas de producción de fabricantes de renombre mundial como Solutia, DuPont, Sekisui y Kuraray producen miles de toneladas de película de PVB al año para uso en automoción y construcción, que luego se prensa para obtener vidrio laminado. En todo el mundo, el 65% de todas las películas de PVB se utilizan en aplicaciones automotrices [1,4]. Los subproductos de las películas de PVB procesadas (5%) y de las películas recortadas (menos del 10%) también deben incluirse en las cantidades totales producidas. Esto representa una cantidad total de 105 millones de kg de residuos de películas de PVB al año. Según las estimaciones de la Asociación de la industria automovilística de la República Eslovaca [5], cada año en Eslovaquia se dispone de unas 13.200 toneladas de residuos de vidrio plano procedentes de la construcción y de vidrio para automóviles, unas 3.600 toneladas.

Los investigadores y las empresas de reciclaje se centran cada vez más en el reciclaje y la recuperación de materiales de vehículos al final de su vida útil (ELV). Esto se debe a varias directivas gubernamentales estrictas y regulaciones ambientales, como la Ley de Recuperación y Conservación de Recursos (RCRA) de EE. UU. [6], K-REACH [7] y la directiva de la UE sobre ELV [4]. La directiva europea número 2000/53/CE representa un desafío para la industria del automóvil ya que establece un límite de recuperación del 95% en peso de VFU, del cual el 85% mediante reciclaje. La industria del automóvil apoya estos esfuerzos en todos los países de la UE. Sin embargo, el reciclaje de materiales se ha orientado generalmente a materiales como el acero y el aluminio y no a residuos menos atractivos como los cristales [8]. Está claro que también es necesario aumentar significativamente el reciclaje eficiente de los parabrisas. No obstante, la retirada del acristalamiento se menciona explícitamente en las obligaciones operativas mínimas cuando se procede al desmantelamiento de ELV [9].

La prioridad de recuperación debería ser la reutilización de la materia prima secundaria del vidrio de desecho como material de entrada para la fabricación de vidrio nuevo. Cuando la materia prima secundaria cumple con los parámetros técnicos requeridos, la calidad del producto es igual a la de un producto fabricado a partir de la materia prima. Al reciclar los residuos de vidrio, ahorramos principalmente recursos materiales primarios, energía y agua y evitamos la sobrecarga de los vertederos. Las demandas de energía para la producción de vidrio para envases fluctúan entre 4,5 y 5 GJ por tonelada de vidrio fundido [10]. Si la proporción de fragmentos en un lote aumenta en un 10%, la intensidad energética de la producción de vidrio disminuirá en un 2,5% (el valor inicial es un lote de fragmentos del 35%). Para el vidrio para envases, el factor de emisión varía actualmente entre 350 y 400 kg de CO2/t de vidrio fundido. Si el lote contiene un 35% de fragmentos, el volumen de emisiones de CO2 se reduce aproximadamente un 18,5%, y con una proporción de fragmentos del 60%, el volumen de emisiones de CO2 se reduce hasta un 32% [10].

La tecnología de fabricación de vidrio laminado depende del uso de un tipo de capa intermedia. En el proceso de estratificación técnica se coloca entre los cristales un material elástico con buena adherencia al vidrio. Los materiales habitualmente utilizados incluyen polivinilbutiral (PVB), etilvinilacetato (EVA) o el ionoplasto SentryGlassPlus (SGP). El PVB es el material más utilizado para la fabricación de películas intermedias en vidrio laminado. El vidrio laminado con film se produce normalmente a alta presión y temperatura en un autoclave. Dos planos de vidrio están unidos en su mayor parte mediante una lámina con una fuerte unión adhesiva. Sin embargo, esta adhesión es un obstáculo en el proceso de reciclaje porque la separación de la película laminada del vidrio roto causa los mayores problemas.

Es posible obtener vidrio limpio mediante separación, pero el polímero a menudo está tan contaminado con vidrio u otras sustancias extrañas que ya no es apto para su uso posterior o reciclaje y termina en la mayoría de los vertederos. Esto se debe a que el gran contenido de vidrio impide quemarlo [2]. Para una perfecta separación y conseguir fases limpias del laminado, según la literatura [1,4,11,12,13,14], un método húmedo de separación de las capas de vidrio de la película parece ser el único utilizable. En este caso se utiliza el efecto inverso de la tecnología de unión: al disminuir la mezcla de la película, aumenta su adherencia al vidrio. La base de la tecnología de descomposición es, por tanto, la disminución de la adhesividad del PVB mediante un mayor contenido de agua en la película. El problema de este método es la eficacia económica de todo el proceso tecnológico.

Según publicaciones científicas e informes de investigación en este campo [1,4,9,13,15,16,17,18,19], siempre se debe utilizar la tecnología de separación combinada para la separación eficaz de la película de PVB del vidrio. Esto incluye el tratamiento mecánico rompiendo el vidrio o separando el vidrio (ya sea con o sin romper la película), seguido de la separación química bajo la influencia térmica y finalmente mecánico, por ejemplo, limpieza, lavado y secado hidrodinámico. Todas las influencias tecnológicas mencionadas afectan a las propiedades del PVB reciclado. Por tanto, es necesario prestar atención a la investigación de los cambios en las propiedades del PVB durante el procesamiento y su impacto en el reciclaje.

1.1. Uso y propiedades de los materiales reciclados

El vidrio transparente procesado, en forma de vidrio desecho, se puede reutilizar en la fabricación de productos de vidrio y reemplaza las materias primas convencionales. La industria del vidrio disfruta de dos ventajas al reciclar el vidrio desecho: el vidrio desecho es relativamente más barato que el material primario (sílice) y se utiliza menos electricidad para fundirlo en el horno [4]. Además de estos beneficios económicos, el reciclaje de vidrio reciclado ahorra muchos recursos naturales.

El método de reciclaje y la aplicabilidad de los residuos dependen de su pureza y tamaño de fracción. Los desechos limpios de mayor tamaño son inmediatamente adecuados en la industria del vidrio para la producción de productos de vidrio. El pequeño tamaño de las fracciones de vidrio en forma de polvo de vidrio se puede utilizar con éxito para la producción de vidrio espumado como aislamiento térmico para edificios y aislamiento acústico. Esta aplicación se analiza en detalle en los trabajos [20,21,22]. Las propiedades de este material también se investigan en detalle en trabajos [23,24]. El vidrio usado de diversas fracciones y pureza se utiliza ampliamente en la industria de la construcción. Gran parte de la investigación científica aborda nuevas perspectivas del vidrio reciclado en hormigón, morteros y materiales de construcción [25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36].

La investigación experimental [12] que investiga el impacto del reciclaje en las propiedades de la película de PVB ha demostrado que la reutilización de la película de PVB reciclada en vidrio laminado está condicionada por la cuantificación de la pérdida de plastificante que se produjo durante el reciclaje de parabrisas y el proceso de preparación de mezclas de PVB. La cantidad de plastificante afecta la relación entre la viscosidad de la fase dispersa y la matriz de PVB, que a su vez controla la morfología de las mezclas de PVB y sus propiedades.

Los resultados de la investigación científica [4] muestran que las características del PVB reciclado, en comparación con el PVB nuevo, dependen del efecto de la temperatura para determinar su idoneidad para la reutilización. Los cambios de PVB reciclado debidos a la temperatura se evaluaron mediante análisis termogravimétrico (TGA). Las investigaciones han demostrado que la descomposición estable del PVB nuevo comienza a 200 °C, pero a partir de 300 °C se produce una descomposición rápida. Por el contrario, el PVB reciclado tiene dos rangos de temperatura diferentes con una descomposición rápida, es decir, 180 a 350 °C y 350 a 550 °C. °C. La primera descomposición rápida es causada por la descomposición de plastificantes en PVB reciclado en el rango de temperatura de 180 a 350 °C. El estudio [1] reporta resultados experimentales muy similares. La pérdida de peso promedio del PVB reciclado, causada únicamente por la descomposición de los plastificantes, fue del 13,62% en el rango de temperatura de 250 a 350 °C. En este estudio, se encontró que el contenido de plastificantes en PVB era del 20 y el 25 % en peso mediante espectroscopía de masas.

Las propiedades de tracción investigadas de muestras de películas de PVB nuevas y recicladas reportadas en el trabajo [1] se midieron a temperatura ambiente en muestras de tracción estándar en forma de "pesa". Fueron cortados directamente de las películas. El PVB reciclado y el nuevo tenían propiedades muy similares, pero el PVB reciclado logró una mayor resistencia a la tracción. Las investigaciones han demostrado que el material reciclado no difería significativamente de los polímeros de PVB originales, ya que tenían una composición química y una fracción de peso de plastificante similares. Se puede mezclar material original y reciclado, no existiendo incompatibilidades entre diferentes variedades. Pueden surgir problemas debido a la pérdida de plastificante del material reciclado dependiendo de las condiciones de procesamiento seleccionadas. Sin embargo, la adición de sebacato de dibutilo puede compensar esta deficiencia. También se ha descubierto en el laboratorio que se pueden utilizar tipos reciclados de PVB para laminar vidrios sin pérdida de pureza óptica.

1.2. Tecnologías de separación

La literatura y los estudios de patentes han demostrado [4,37,38] que existen, en general, cuatro métodos válidos para la separación de residuos de vidrio laminado: métodos mecánicos, termodinámicos, químicos y combinados. El más utilizado es el método de desintegración mecánica, basado en el principio de desintegración múltiple de los residuos encolados y la consiguiente separación de las partículas de vidrio y película. En las líneas de reciclaje de vidrio laminado se aplica mayoritariamente la separación puramente mecánica o combinada, dependiendo del producto final requerido y su calidad. Desde el punto de vista de los medios de trabajo presentes en el proceso de separación, los métodos y sus tecnologías correspondientes se pueden agrupar en dos categorías: los llamados métodos secos (separación mecánica o termodinámica) y húmedos (por ejemplo, separación química).

El principio de separación mecánica es objeto de la patente EP0249094 [11]. La esencia de la patente son los múltiples ciclos de desintegración y separación combinadas de fragmentos del vidrio laminado.

Otra variante de separación mecánica es la patente estadounidense US8220728 [39], que se centra principalmente en la separación eficaz de películas de PVB recicladas. La esencia de la invención es que en el primer paso, el vidrio multilaminado se tritura y se astilla en una cámara cilíndrica equipada con martillos trituradores de una forma específica, mientras las astillas caen a través de una rejilla hasta el fondo de la cámara. El problema de la separación mecánica también se aborda en la patente SK286370, que utiliza el principio de dobles rodillos giratorios situados alrededor de un eje longitudinal con una superficie tratada. Uno del par de rodillos está colocado de forma fija en una estructura de soporte, y el segundo está colocado de manera que sea desplazable y ajustable. Los pares de rodillos giratorios están dispuestos verticalmente y uno detrás del otro a una distancia establecida en la estructura portante, siendo la distancia entre los rodillos del par siguiente menor que la distancia entre los rodillos del par anterior.

Un ejemplo de tecnología húmeda combinada es la línea continua de la empresa Xinology Co., Ltd., de Hong Kong, para el reciclaje de vidrio laminado y la separación de películas de PVB o EVA de los residuos de vidrio. Además de la tecnología mecánica, la línea también utiliza tecnología de flotación, una lavadora y una secadora [40].

La empresa danesa Shark Solution A/S también lleva a cabo con éxito el reciclaje mecánico y su tecnología patentada produce vidrio esmerilado con un tamaño de partícula de 0 a 5 mm que contiene menos del 1 % de materiales y películas contaminados, lo que permite su uso en aplicaciones de alto rendimiento. [41].

Nuestro instituto, en colaboración con la empresa MAVEBA sro [42], ha desarrollado un equipo que sirve como prototipo para el reciclaje de vidrio de automóviles. A diferencia de la solución patentada EP0567876 [37], el procesamiento de los residuos de vidrio laminado se realiza en un equipo basado en el principio de dos ejes giratorios con cadenas, en cuyos extremos se encuentran martillos percutores de acero. La mezcla molida se traslada a un clasificador giratorio donde se clasifica en lotes individuales de fragmentos de vidrio y película. La producción del molino para ventanas laterales y traseras es de 200 kg/h, mientras que su capacidad total anual en funcionamiento en dos turnos es de 1600 t. En comparación con la patente EP0567876, la tecnología Maveba tiene martillos montados sobre cadenas en lugar de barras rígidas.

1.3. Conclusión del análisis

De los resultados del análisis se desprende una conclusión importante: que la propia tecnología de desintegración mecánica, junto con la posterior separación de los componentes individuales del vidrio laminado, es barata, pero al mismo tiempo la tecnología actual genera mucho ruido y polvo. Además, no facilita la valorización eficiente de los residuos. Aunque existe interés por las películas y los chips, las fábricas de vidrio y las plantas químicas no quieren comprar materias primas secundarias que no cumplan los criterios de limpieza exigidos. La recuperabilidad de los fragmentos y películas de vidrio limpios disponibles con las tecnologías actualmente disponibles es sólo del 50 al 60%. Los residuos de los residuos no separados acaban en los vertederos.

En combinación con otras tecnologías, seguramente aumentará la eficiencia y la pureza de los componentes individuales, pero el precio de esta tecnología también aumentará considerablemente y seguirá siendo económicamente inviable para pequeñas actividades de procesamiento.

En consecuencia, ha surgido la demanda de desarrollar un proceso y equipo que sea tecnológicamente aceptable y económicamente viable para pequeñas y medianas empresas con una capacidad anual de 1000-2000 t. El objetivo de nuestras actividades experimentales era la investigación y verificación de una variedad de principios de separación.

1.4. Hipótesis científica

La hipótesis científica básica que adoptamos en la investigación para resolver el problema planteado fue que la tecnología propuesta debería cumplir con el requisito de conservar una "película compacta" después del proceso tecnológico de descomposición. En nuestra opinión, de esta manera conseguiremos el mayor grado de pureza en cada lote. Esto implica diseñar con éxito una tecnología tal que en el proceso de descomposición no se produzca la desintegración de los residuos de vidrio. Este proceso podría tener lugar de tal manera que la separación del vidrio se pudiera lograr rompiendo el vidrio y luego pelando y raspando los fragmentos de la película para que la película quede lo más integral posible.

2.1. Materiales

Para todos los experimentos descritos en este estudio, se utilizó vidrio laminado en forma de parabrisas de la misma marca del fabricante de automóviles. Los parabrisas probados constan de dos capas de vidrio de 2,5 mm de espesor y una capa intermedia de PVB de 0,76 mm de espesor. Todas las muestras de parabrisas analizadas se fabricaron a partir de dos capas de vidrio flotado modificadas a vidrio templado térmicamente y con una capa intermedia de PVB de Trosifol® Standard.

2.2. Pruebas de rotura de vidrio laminado

Se realizaron pruebas de rotura de parabrisas laminados y pruebas de idoneidad de la forma de la herramienta para la rotura. En esta etapa se llevaron a cabo trabajos experimentales para probar varios perfiles de punzón. Las pruebas de rotura de las muestras de parabrisas (Figura 1) se realizaron para determinar la fuerza con la que se deformó el vidrio y con qué grado de fuerza se rompió. Otro resultado muy importante es saber qué geometría de herramienta (afilada o redondeada) permite que el vidrio se rompa en fragmentos del mismo tamaño.

Se utilizaron dos punzones para las pruebas: el primero tenía forma de "V" con un ángulo superior de 90° (Figura 1a), y el segundo tenía forma de cilindro "S" (Figura 2a) con un radio de 50 mm. El tamaño de la muestra fue ca. 100×70mm. El uso del punzón en V (Figura 1b) mostró que la capa de vidrio estaba más rota en el área del borde del punzón, mientras que las otras partes de la muestra de vidrio solo estaban ligeramente agrietadas (Figura 1c). También permaneció firmemente adherido a la película. Se requirió una fuerza de 0,05 kN para romper el vidrio y una fuerza superior a 2 kN para lograr el agrietamiento completo en la forma de prensado.

El punzón “S” (Figura 2b) se simuló de conformidad con el presunto perfil cilíndrico de la futura herramienta. Ya desde el primer golpe de prensa, la muestra se agrietó más que con el punzón en V. Luego, esta muestra en la prensa se rompió progresivamente cinco veces seguidas, girando el vidrio 180° después de cada crujido (Figura 2c). La fuerza de rotura ejercida sobre el vidrio después de cada giro fue siempre de aproximadamente 2 kN, con la excepción del giro final, cuando el vidrio quedó tan roto que se dobló por su propio peso. Los resultados de las pruebas con el punzón “S” mostraron que el vidrio permaneció pegado a la película, aunque se requirió muy poca fuerza para soltarlo. El resultado de estas pruebas previas es el valor de la fuerza de craqueo efectiva que se necesita para romper el vidrio en piezas de forma y tamaño similares sin romper la capa intermedia de PVB. Por lo tanto, centramos nuestra atención en encontrar operaciones o procedimientos complementarios para abordar la cuestión de separar el vidrio roto de la película.

El siguiente paso fue un experimento para separar los cristales rotos mediante la acción del calor. Las piezas de dimensiones inferiores a 5 × 5 mm se podían separar fácilmente mecánicamente de la película de capa intermedia de PVB, pero las piezas de dimensiones más grandes eran más difíciles de separar o no se podían separar de la película en absoluto.

El siguiente paso fue probar la reacción del cristal roto del parabrisas al calentarlo con una pistola de aire caliente y luego a un enfriamiento rápido en un líquido a temperaturas de hasta -25 °C. El líquido se inyectó con una jeringa sobre el vidrio roto, entre las capas de vidrio y película. Después de calentar la muestra de vidrio laminado triturado y luego inyectar el líquido congelado (una solución de metanol y agua destilada) en el borde entre el vidrio y la película, fue posible separar el vidrio fácilmente porque el líquido llegaba debajo de los fragmentos individuales. como resultado de lo cual se produjo la degradación final de la fuerza adhesiva.

2.3. Pruebas de vibración

Continuó la segunda etapa de los trabajos experimentales sobre el modelo de laboratorio del equipo de vibración construido para este fin. El equipo experimental que utiliza vibración mecánica para triturar las muestras de vidrio laminado se documenta en la Figura 3. La parte funcional de la máquina está formada por dos placas de hierro de 400 × 400 mm. Las placas están conectadas entre sí mediante una bisagra en la parte inferior y de forma flexible mediante resortes en la parte superior. Una placa se fija a la base, mientras que en la segunda placa se coloca un vibrador (0,18 kW, 2880 rpm, fuerza centrífuga 2,26 kN). Las superficies de trabajo de ambas placas están hechas como un perfil a partir de varillas cilíndricas rasterizadas colocadas horizontalmente de 10 mm de diámetro.

La medición real se realizó en tres muestras de prueba intactas del parabrisas (Figura 4), cada una de 395 × 295 mm. Cada muestra fue aplastada por su propio peso seis veces (tres veces por cada lado) mientras se movía a través del equipo. El peso de las muestras se midió antes de las pruebas y después de cada ciclo de trituración individual. Los valores medidos del peso de las muestras se muestran en la Tabla 1.

Tabla 1. Evolución de la pérdida de peso de las muestras analizadas durante seis ciclos de vibración.

El vidrio que se desprendió de la película de PVB durante los ciclos de vibración fue capturado en un recipiente de recolección situado debajo del equipo de vibración del laboratorio. El vidrio separado se sometió a análisis granulométrico para determinar el peso y la proporción de vidrio en muestras de vidrio de cinco tamaños. Para la clasificación de las partículas de vidrio se utilizó un dispositivo de tamizado Retsch AS 200. Los resultados del análisis granulométrico se presentan en la Tabla 2. De la tabla, se puede inferir que la proporción en peso más alta de la muestra de vidrio desecho II con partículas de tamaño 2 a 4 mm es del 36% en todos los casos. Las muestras individuales de vidrio después del análisis de tamiz y la película intermedia de PVB final se muestran en la Figura 5.

Tabla 2. Análisis del tamaño de partículas del vidrio desecho después de pruebas de vibración de las muestras de vidrio 1 a 6.

3.1. Test de vibración

En la Tabla 1 se muestra un resumen y una evaluación de los resultados obtenidos de las mediciones experimentales, el promedio del peso original, los promedios de los pesos de las muestras y el desarrollo de la pérdida de peso promedio después de cada ciclo de vibración.

De la Tabla 1 se desprende que el peso original medio de la muestra seleccionada de vidrio para automóvil, 1288 g, se ha reducido mediante el método de separación mecánica a un peso de 101 g, lo que representa una pérdida de peso del 92,16% y una pérdida de peso aproximadamente correspondiente. peso de la película de PVB (Figura 6). A partir de las pérdidas de peso medias calculadas, queda claro que la mayor pérdida se produjo después de las primeras vibraciones, cuando se pudo observar cómo caían trozos de vidrio más grandes de la película de PVB, y el peso cayó aproximadamente 408 g, es decir, 31,68 g. %, respecto al peso original. En el otro extremo de la balanza, la menor pérdida de peso se produjo tras el cuarto ciclo de vibración, cuando el peso original cayó una media de 98 g.

Sobre la base de datos conocidos sobre la capa intermedia de PVB, como su densidad ρ, el espesor de la película pegada al vidrio del automóvil h y las dimensiones, fue posible calcular el peso m de la capa intermedia de PVB limpia original de la siguiente manera:

dónde

La diferencia entre el peso de la película calculado y el peso de la película limpia es de 6,25 g.

Los valores medidos y calculados del análisis del tamaño de partículas para las seis muestras sometidas a reciclaje mecánico se muestran en la Tabla 2. Los resultados del análisis mostraron que el valor promedio más alto del peso del vidrio separado, alrededor del 36,2%, estaba en la sección de tamaño II- muestra de vidrio de desecho II, con partes de 2 mm a 4 mm, y la menor cantidad, alrededor del 3,5%, se produjo en la sección de tamaño I, con partículas de vidrio superiores a 4 mm. El porcentaje de participación de las secciones individuales se ilustra en la Figura 6.

3.2. Lavado de película intermedia

La siguiente prueba se centró en examinar las posibilidades de eliminar los fragmentos de vidrio restantes de la película de PVB después de la vibración (Figura 5) mediante la acción del calor y una solución acuosa de CaCl₂. La solución preparada de agua y CaCl₂ (700 ml de H₂O, 280 g de CaCl₂) se calentó en un recipiente a 60 °C. Luego se empapó la película de PVB en la solución durante un período de 5 minutos y se lavó a mano. Los fragmentos de polvo de vidrio se separaron de la película mediante la solución caliente y se deslizaron. La calidad de la limpieza de la superficie y la continuidad de la película de PVB reciclada se documentan en la Figura 7.

El peso de la película intermedia después del lavado mostró un valor de peso medio de 96,72 g. La diferencia entre el peso original de la película primaria (94,75 g) y la película después del lavado es por tanto de +1,97 g. En un análisis de los valores registrados, podemos concluir que con la tecnología propuesta se puede alcanzar una eficiencia del 99,85% en la descomposición del vidrio laminado mediante tratamiento mecánico y lavado.

La esencia de la construcción en el diseño de un equipo tecnológico para el procesamiento de residuos de vidrio laminado reside en que está formado por un conjunto multietapa de módulos variables. Gracias a esta particularidad, es posible procesar en un solo dispositivo vidrio encolado de distintos tamaños y espesores, incluido el vidrio multilaminado. De esta manera, se hacen posibles nuevas configuraciones variables para los requisitos específicos de diferentes clientes. Los módulos descritos son capaces de funcionar de forma independiente o junto con la tecnología que los acompaña. Los movimientos y la interacción mutuos se pueden vincular mediante el accionamiento controlado por frecuencia de los rodillos individuales y la frecuencia del vibrador industrial seleccionado. Por un lado, el cliente individual puede adquirir máquinas "hechas a medida", mientras que, al mismo tiempo, su "concepción modular" permite el amplio uso de dichas máquinas en el procesamiento de residuos de vidrio laminado, principalmente en la construcción y industrias del automóvil.

En la configuración mínima (Figura 8) [43], la línea se compone de un módulo de rotura (Figura 9b), en el que el vidrio se rompe en dirección transversal y longitudinal entre dos pares de rodillos de perfil de rotura. El módulo de segunda línea es un módulo de vibración (Figura 9c), en el que se puede sacudir el parabrisas de un automóvil roto pero compacto entre una herramienta vibratoria con agujas piramidales. El módulo final de esta composición mínima es el módulo decapante (Figura 9d) en el que, en base a las distintas frecuencias de los rodillos decapantes, se realiza la limpieza mecánica de la película de PVB.

Para vidrio grueso y multilaminado, cualquiera de los módulos se puede ejecutar varias veces (Figura 10). Con el fin de aumentar la eficiencia del procesamiento y la limpieza del producto de película final, la configuración de la línea se completa con mesas de recepción por módulos de recepción (Figura 9a) y módulos de lavado para la limpieza de la película de PVB en una solución de agua calentada.

El principal objetivo de la contribución que aquí se presenta es una descripción de la investigación, desarrollo y diseño que conducen a la construcción de una tecnología eficaz y de alta eficiencia para la descomposición de residuos de vidrios encolados multicapa. Según el principio de la tecnología propuesta, es posible modificar la configuración óptima de la línea para un procesamiento económicamente eficiente de vidrio laminado con una capacidad anual de 500 a 2000 toneladas.

La tecnología propuesta parte de la hipótesis de que los residuos de vidrio encolado no se trituran durante el proceso de procesamiento, sino que se someten a un proceso de descomposición basado en el principio de conservación de la integridad de la película de PVB. En comparación con las tecnologías mecánicas clásicas, la tecnología propuesta no genera tanto polvo ni ruido y no requiere dicha intervención mecánica. El principio de “integridad” de la película garantiza la limpieza con un contenido de vidrio adherido de hasta 100 ppm. Esta cantidad residual de vidrio es aceptable para el reciclaje industrial de láminas de PVB. La película de PVB separada de esta manera se preparará para una nueva extrusión y la producción de una nueva película de PVB para vidrio laminado. Otra ventaja importante de la tecnología propuesta es que garantiza la mayor limpieza de cada uno de los tipos de residuos. Una ventaja esencial de la tecnología propuesta es la producción de fragmentos de vidrio de hasta el 99,85%.

La tecnología de módulos multietapa para el procesamiento de vidrio laminado puede modificarse simplemente según el rendimiento, tipo y cantidad de residuos a procesar. Finalmente, el diseño del enlace también permite una disposición móvil.

El trabajo presentado en este manuscrito da como resultado un diseño de utilidad en SR (SK8786) [44] y una solicitud de patente (SK: PP 107-2019): Método de recuperación efectiva de residuos de vidrio laminado y construcción modular del dispositivo [43].

Conceptualización, Ľ.Š. y MM; metodología, Ľ.Š.; validación, Ľ.Š. y MM; análisis formal, MM y MP; investigación, JB y V.Č.; recursos, MM; curación de datos, Ľ.Š.; redacción: preparación del borrador original, MM y Ľ.Š.; redacción: revisión y edición, MM; supervisión, Ľ.Š.; administración de proyectos, Ľ.Š.; adquisición de financiación, Ľ.Š. Todos los autores han leído y aceptado la versión publicada del manuscrito.

Esta investigación fue financiada por la Agencia Eslovaca de Investigación y Desarrollo, número de subvención APVV-18-0505, y por el Ministerio de Educación, Ciencia, Investigación y Deporte de la República Eslovaca en el marco de la plataforma de educación e investigación industrial y universitaria por contrato de un empresa de reciclaje (UNIVNET).

Los datos presentados en este estudio están disponibles previa solicitud al autor correspondiente.

Los financiadores no tuvieron ningún papel en el diseño del estudio; en la recopilación, análisis o interpretación de datos, en la redacción del manuscrito o en la decisión de publicar los resultados.