El reciclaje de residuos de vidrio laminado a través de 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 es cada vez más utilizado hoy en día. Esto se aplica a la industria del automóvil y la industria de la construcción. En los automóviles, esto se refiere principalmente a las ventanas delanteras y traseras, mientras que en la construcción, el vidrio técnico de seguridad se usa para barandillas y vidrios de ventanas. La tarea de este tipo de vidrio es proporcionar suficiente resistencia contra impactos mecánicos y condiciones climáticas adversas. Al mismo tiempo, si se daña, debe romperse en los pedazos más pequeños posibles o, siempre que sea posible, el vidrio debe permanecer intacto en la película de la capa intermedia para evitar que los fragmentos dañen a las personas y los animales en las inmediaciones. El documento trata sobre el reciclaje de vidrio laminado, especialmente sobre la separación efectiva del vidrio (en forma de casco de desecho) de la película intermedia de polivinilbutiral (PVB).

La investigación experimental se centra en la separación mecánica del vidrio del film interlámina por vibración, y también en la limpieza química del film de PVB para permitir el posterior reciclado 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 de desecho, que es un parámetro importante en la posibilidad de reciclado del vidrio. La investigación conduce a una propuesta metodológica para la separación de película de vidrio y PVB y el diseño de equipos para este método.

La importancia del reciclaje de 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 Motorizados (OICA), la producción mundial de automóviles es de unos 90 millones de automóviles 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 al año. La cantidad total mundial de película de PVB producida para las industrias automotriz y de la construcción se estima en alrededor de 170 mil. 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 por año para uso en automóviles y construcción, que luego se prensa en vidrio laminado. En todo el mundo, el 65 % de todas las películas de PVB se utilizan en aplicaciones de automoción [1,4]. Los subproductos de las películas de PVB procesadas (5 %) y 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 Automotriz de la República Eslovaca [5], cada año en Eslovaquia hay disponibles unas 13.200 t de residuos de vidrio plano del sector de la construcción y de vidrio para automóviles, alrededor de 3600 t.

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 Conservación y Recuperación de Recursos (RCRA) de los EE. UU. [6], K-REACH [7] y la directiva de la UE sobre ELV [4]. La directiva europea número 2000/53/CE supone un reto para la industria del automóvil ya que establece un límite de valorización del 95% en peso de VLE, ​​de los cuales 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 el acristalamiento [8]. Claramente, también es necesario aumentar significativamente el reciclaje eficiente de los parabrisas. No obstante, la eliminación del acristalamiento recibe una mención explícita en las obligaciones mínimas de operación cuando se trata de desmantelar ELV [9].

La prioridad de recuperación debe ser la reutilización de materia prima secundaria del vidrio usado 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 en 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 de envase, el factor de emisión oscila actualmente entre 350 y 400 kg CO2/t de vidrio fundido. Si el lote contiene un 35 % de fragmentos, el volumen de emisiones de CO2 se reduce en aproximadamente un 18,5 %, y con un 60 % de fragmentos, el volumen de emisiones de CO2 se reduce hasta en un 32 % [10].

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

Es posible obtener vidrio limpio por separación, pero el polímero a menudo está contaminado con vidrio u otras sustancias extrañas hasta el punto de que no es adecuado para su uso posterior o reciclaje y termina principalmente en los vertederos. Esto se debe a que el gran contenido de vidrio impide que se queme [2]. Para una separación perfecta y lograr 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. Esto utiliza el efecto inverso de la tecnología de conexión: con una mezcla decreciente de la película, aumenta su adherencia al vidrio. La base de la tecnología de descomposición es, por lo tanto, la disminución de la adhesividad del PVB a través de un contenido creciente de agua en la película. El problema de este método es la eficacia económica de todo el proceso tecnológico.

Basado en publicaciones científicas e informes de investigación en este campo [1,4,9,13,15,16,17,18,19], la tecnología de separación combinada siempre debe usarse para la separación efectiva 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 separación química bajo la influencia térmica y finalmente mecánico, por ejemplo, limpieza hidrodinámica, lavado y secado. Todas las influencias tecnológicas mencionadas afectan las propiedades del PVB reciclado. Por lo 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 casco de vidrio, se puede reutilizar en la fabricación de productos de vidrio y es un reemplazo de las materias primas convencionales. La industria del vidrio disfruta de dos ventajas al reciclar vidrio de desecho: el desecho de vidrio es relativamente más barato que el material primario (sílice) y se usa menos electricidad para fundirlo en el horno [4]. Además de estos beneficios económicos, el reciclaje de cascos ahorra muchos recursos naturales.

El método de reciclaje y la aplicabilidad de los desechos de vidrio dependen de su pureza y tamaño de fracción. Los vidrios de desecho limpios más grandes 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 espuma de vidrio 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 de desecho de varias fracciones y pureza se usa ampliamente en la industria de la construcción. Gran parte de la investigación científica se ocupa de las 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 del parabrisas y el proceso de preparación de mezclas de PVB. La cantidad de plastificante afecta la proporción de 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 la idoneidad para la reutilización. Los cambios de PVB reciclado debido a la temperatura se evaluaron mediante análisis termogravimétrico (TGA). Las investigaciones han demostrado que la descomposición estable del PVB nuevo comienza a los 200 °C, pero a partir de los 300 °C se produce una descomposición rápida. Por el contrario, el PVB reciclado tiene dos rangos de temperatura diferentes con descomposición rápida, es decir, 180–350 °C y 350–550 ºC 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] informa 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 de 20 y 25% en peso por espectroscopía de masas.

Las propiedades de tracción investigadas de muestras de películas de PVB nuevas y recicladas informadas 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. La investigación ha 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. El material original y el reciclado se pueden mezclar entre sí, mientras que no hubo incompatibilidades entre las 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 encontrado en el laboratorio que los tipos reciclados de PVB se pueden utilizar 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 residuos encolados y la consiguiente separación de las partículas de vidrio y película. En las líneas de reciclaje de vidrio laminado se aplica mayoritariamente una separación puramente mecánica o combinada, dependiendo del producto final requerido y de 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 métodos húmedos (p. ej., separación química).

El principio de separación mecánica es objeto de la patente EP0249094 [11]. La esencia de la patente son múltiples ciclos de desintegración combinada y separación 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 que las astillas caen a través de una pantalla hasta el fondo de la cámara. El problema de la separación mecánica también es abordado por la patente SK286370, que hace uso del principio de dobles rodillos giratorios situados alrededor de un eje longitudinal con una superficie tratada. Uno de los dos rodillos está colocado de manera inamovible 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 que existe entre los rodillos del par precedente.

Un ejemplo de tecnología húmeda combinada es la línea continua de la empresa Xinology Co., Ltd., Hong Kong, para el reciclaje de vidrio laminado y la separación de película de PVB o EVA de los residuos de vidrio. Aparte 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 implementarlo en aplicaciones de alto rendimiento. [41].

Nuestro instituto, en colaboración con la empresa MAVEBA sro [42], ha desarrollado un equipo que actúa como prototipo para el reciclaje de vidrios 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 hay martillos de impacto de acero. La mezcla molida se traslada a un clasificador giratorio donde se clasifica en lotes individuales de fragmentos de vidrio y películas. La producción del molino para ventanas laterales y traseras es de 200 kg/h, mientras que su capacidad anual total con una operación de dos turnos es de 1600 t. En comparación con la patente EP0567876, la tecnología Maveba tiene martillos montados en cadenas en lugar de barras rígidas.

1.3. Conclusión del análisis

De los resultados del análisis, surge una conclusión importante: que la tecnología de desintegración mecánica en sí misma, junto con la subsiguiente separación de los componentes individuales del vidrio laminado, es barata, pero al mismo tiempo, la tecnología actual es muy ruidosa y polvorienta. Además, no facilita la valorización eficiente de los residuos. A pesar de que hay interés en la película y las virutas, las fábricas de vidrio y las plantas químicas no quieren comprar materias primas secundarias que no cumplan con los criterios requeridos de limpieza. La capacidad de recuperación de fragmentos de vidrio limpios y películas disponibles con las tecnologías actualmente disponibles es solo del 50 al 60%. El residuo de los residuos no separados acaba 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 las 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 fue 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 la tarea propuesta fue que la tecnología propuesta debería cumplir con el requisito de mantener una "película compacta" después del proceso tecnológico de descomposición. En nuestra opinión, de esta forma conseguiremos el mayor grado de pureza en los lotes individuales. 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 podría lograrse rompiendo el vidrio y luego pelando y raspando los fragmentos de la película para que la película permanezca 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 fabricante de automóviles. Los parabrisas probados constan de dos capas de vidrio de un espesor de 2,5 mm y la capa intermedia de PVB de un espesor de 0,76 mm. Todas las muestras de parabrisas ensayadas se fabricaron con dos capas de vidrio flotado modificadas a vidrio templado 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 rotura. En esta etapa se realizó un trabajo experimental para probar varios perfiles de punzones. Las pruebas de rotura de las muestras de parabrisas (Figura 1) se realizaron para determinar la fuerza con la que se deformaba el cristal y con qué grado de fuerza se producía la rotura. Otro resultado muy importante es el conocimiento de qué geometría de herramienta (afilada o redondeada) permite que el vidrio se rompa en fragmentos de tamaño idéntico.

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 en "S" (Figura 2a) con un radio de 50 mm. El tamaño de la muestra fue ca. 100 × 70 mm. El uso del punzón en V (Figura 1b) mostró que la capa de vidrio se rompió en mayor medida 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 se requirió una fuerza superior a 2 kN para lograr un agrietamiento completo en la forma de prensado.

Se simuló el punzón en "S" (Figura 2b) de conformidad con el supuesto perfil del cilindro de la futura herramienta. Desde el primer golpe de prensa, la muestra se agrietó de manera más significativa que con el punzón en V. A continuación, 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 se rompió tanto que se dobló por su propio peso. Los resultados de las pruebas en el punzón "S" mostraron que el vidrio permaneció adherido a la película, aunque se requirió muy poca fuerza para soltarlo. El resultado de estas pruebas previas es el valor de la fuerza de agrietamiento 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, enfocamos nuestra atención adicional en encontrar operaciones o procedimientos complementarios para abordar el problema de separar los vidrios rotos de la película.

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

El siguiente paso fue probar la reacción del parabrisas roto al calentarlo con una pistola de aire caliente y luego enfriarlo rápidamente en un líquido a temperaturas de hasta -25 °C. El líquido se inyectó con una jeringa sobre el vidrio roto, entre el vidrio y las capas de 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

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

La medición real tuvo lugar en tres muestras de prueba intactas del parabrisas (Figura 4), cada una de 395 × 295 mm. Cada muestra fue triturada 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 a lo largo de seis ciclos de vibración.

El vidrio que se desprendió de la película de PVB durante los ciclos de vibración se capturó 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 reciclado de cinco tamaños. Para clasificar las partículas de vidrio se utilizó un tamiz Retsch AS 200. Los resultados del análisis granulométrico se presentan en la Tabla 2. De la tabla, se puede inferir que la relación de peso más alta de la muestra de casco de vidrio II con partículas de tamaño 2–4 mm es 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 partícula del casco después de las 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 a partir 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 cristal de automóvil, 1288 g, se ha reducido por el método de separación mecánica a un peso de 101 g, lo que supone una pérdida de peso del 92,16 % y un peso aproximadamente correspondiente peso de la película de PVB (Figura 6). A partir de las pérdidas de peso medias calculadas, está claro que la mayor pérdida tuvo lugar después de las primeras vibraciones, cuando era posible ver caer fragmentos de vidrio más grandes de la película de PVB, y el peso se redujo en unos 408 g, es decir, 31,68 %, del peso original. En el otro extremo de la escala, el peso mínimo se perdió después del cuarto ciclo de vibración, cuando el peso original cayó en promedio 98 g.

Sobre la base de los datos conocidos sobre la capa intermedia de PVB, como su densidad ρ, el espesor de la película pegada en el 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 de tamaño de partícula 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 de peso de vidrio separado, alrededor del 36,2 %, estaba en la sección de tamaño II- la muestra de vidrio de desecho II, con partes de 2 mm a 4 mm, y la mínima, alrededor del 3,5%, se presentó en la sección de tamaño I, con partículas de vidrio por encima de 4 mm. El porcentaje de participación de las secciones individuales se ilustra en la Figura 6.

3.2. Lavado de película de capa 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) por la acción del calor y una solución acuosa de CaCl₂. La solución preparada de agua y CaCl₂ (700 ml de agua, 280 g de CaCl₂) se calentó en un recipiente a 60 °C. A continuación, la película de PVB se sumergió en la solución durante un período de 5 min y se lavó a mano. Los fragmentos de polvo de vidrio se retiraron de la película con la solución caliente y se deslizaron. La calidad de la limpieza de la superficie y la continuidad de la película de PVB reciclado se documenta en la Figura 7.

El pesaje de la película de capa 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 lo 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 por tratamiento mecánico y lavado.

La esencia de la construcción en el diseño del equipo tecnológico para el tratamiento de residuos de vidrio laminado reside en que está compuesto por un conjunto multietapa de módulos variables. Debido a esta característica particular, es posible procesar en un solo dispositivo vidrio encolado de varios 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 trabajar de forma independiente o junto con la tecnología que los acompaña. Los movimientos mutuos y la interacción se pueden vincular debido al accionamiento controlado por frecuencia de los rodillos individuales y la frecuencia del vibrador industrial seleccionado. Por un lado, el cliente individual puede adquirir máquinas "a medida", mientras que, al mismo tiempo, su "concepción modular" permite el amplio empleo de tales 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 sentido transversal y longitudinal entre dos pares de rodillos de perfil de rotura. El módulo de la segunda línea es un módulo de vibración (Figura 9c), en el que un parabrisas de automóvil roto pero compacto se puede sacudir entre una herramienta vibratoria con agujas piramidales. El último módulo de esta composición mínima es el módulo decapante (Figura 9d) en el que, en función de 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). En aras de aumentar la eficiencia del procesamiento y la limpieza del producto final de la película, 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 caliente.

El objetivo principal de la contribución que aquí se presenta es una descripción de la investigación, el desarrollo y el 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 el 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 en el proceso de procesado 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 es tan polvorienta ni ruidosa y no requiere tal entrada de máquina. El principio de "integridad" de la película asegura la consecución de 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 la extrusión repetida y la producción de una nueva película de PVB para vidrio laminado. Otra ventaja significativa de la tecnología propuesta es que asegura la mayor limpieza de los tipos individuales de residuos. Una ventaja esencial de la tecnología propuesta es el rendimiento de fragmentos de vidrio de hasta el 99,85 %.

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

El trabajo informado 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 fondos, Ľ.Š. Todos los autores han leído y aceptado la versión publicada del manuscrito.

Esta investigación fue financiada por la Agencia de Investigación y Desarrollo de Eslovaquia, número de subvención APVV-18-0505, y por el Ministerio de Educación, Ciencia, Investigación y Deporte de la República Eslovaca bajo la plataforma de educación e investigación industrial y universidad 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 recolección, análisis o interpretación de datos, en la redacción del manuscrito, o en la decisión de publicar los resultados.