Brevet FR2524827A1 — publié le 19831014

La présente invention concerne de façon générale l'enlèvement de polymères de divers objets réutilisables, par exemple des pièces moulées insérées ou rapportées et de l'équipement de traitement de polymères comme des garni- tures de filières, des filtres, des pompes pour matières fondues, et des organes analogues Plus particulièrement, l'invention concerne une technique d'enlèvement, par hydro- lyse,de polymères de condensation En général, il est souhaitable qu'une telle technique soit économique, sûre, acceptable pour l'environnement et n'endommage pas les proprié- tés de structure ou métallurgiques des pièces soumises au traitement de nettoyage. Aucune des techniques actuellement utilisées ne répond à l'ensemble des exigences ci-dessus Les défauts de chacune dépendent de la nature du polymère et de la technique parti- culière utilisée Deux des techniques couramment utilisées par les industries de traitement des polymères pour enlever les polymères des organes d'équipements de traitement sont ( 1) l'utilisation de solvants comme des glycols, le chlorure de méthylène ou d'autres réactifs qui sont des solvants courants, et ( 2) des techniques thermiques, comme l'utili- sation d'un lit granulaire fluidisé et chauffé, un bain de sels fondus ou un four fonctionnant sous vide ou avec une atmosphère inerte. On utilise généralement des techniques impliquant des solvants à des températures assez basses pour éviter une altération éventuelle des propriétés métallurgiques des pièces en cause Cependant, l'action de nettoyage la plus efficace se produit à des températures supérieures aux points normaux d'ébullition des solvants, ce qui nécessite l'utili-. sation de récipients pouvant supporter la pression (autoclaves). L'utilisation de tels récipients n'est pas souhaitable en raison des frais inhérents que cela implique et de l'exigence qui apparait alors de joints et garnitures d'étanchéité et de verrous de sécurité Des appareillages non pressurisés pour le nettoyage à l'aide de solvants dégagent typiquement des fumées et peuvent exiger des cycles prolongés et poussés de nettoyage Le coût des produits chimiques peut être élevé au point de devenir prohibitif En outre, le problème consis- tant à se débarrasser des sous-produits provenant du réci- pient de traitement par un solvant, du traitement des solvants ou de leur régénération d'une façon sûre pour l'environnement et intéressante au point de vue prix de revient peut présenter des difficultés considérables Dans certains cas, l'utilisa- tion de solvants peut donner naissance à un risque d'explo- sion. Dans des techniques thermiques, le nettoyage est réalisé par chauffage jusqu'à une température suffisante pour provoquer une dégradation du polymère La pièce à nettoyer est habituellement chauffée jusqu'à environ 400 à 510 C Ces techniques comprennent habituellement l'intro- duction limitée d'air pour achever la dégradation On limite l'introduction d'air en immergeant la pièce dans une atmos- phère sous dépression partielle ou partiellement inerte, comme de la vapeur d'eau ou des gaz inertes Aux températures utilisées, la dégradation du polymère s'accompagne du dégage- ment de certains constituants volatils Il est habituellement nécessaire de traiter toutes les émissions provenant d'un tel nettoyage pour diminuer la quantité des matières parti- culaires et des hydrocarbures volatils potentiellement toxi- ques De même, on risque de provoquer un endommagement thermique de la pièce à nettoyer. L'art antérieur comprend en outre des procédés pour enlever sur place des polymères de condensation, ce qui com- prend leur dégradation par hydrolyse, comme décrit par exemple dans le brevet US-A-3 510 350 (Priebe) Ce brevet décrit une technique pour nettoyer des dispositifs de transfert de "nylon" en soumettant'à de la vapeur d'eau saturée des pipe-lines chauffés par les sources externes Cette technique exige l'utilisation de pressions élevées, par exemple 1, 72 M Pa, avec les problèmes correspondants précédemment mentionnés. En vue de surmonter les diverses caractéristiques, pouvant soulever des objections, des techniques décrites ci-dessus, la présente invention se caractérise par le fait qu'elle utilise des réactions d'hydrolyse pour enlever des objets des revêtements de polymères de condensation appartenant à des types pouvant être décomposés par hydrolyse Les réac- tions se caractérisent, dans un aspect physique, par une dimi- nution de la viscosité du polymère fondu, ce qui permet l'écoulement goutte-à-goutte d'une partie du polymère qui se sépare de l'objet et, dans un aspect chimique, les réac- tions secaractérisent par l'entrée de la vapeur d'eau dans une réaction qui est l'inverse de la polymérisation, avec dégagement de monomères et d'autres espèces et leur entraînement dans le courant de la vapeur qui se déplace. Dans ce but, l'invention utilise un récipient fermé dans lequel de la vapeur d'eau surchauffée est mise en circu- lation, la vapeur servant à chauffer les objets et étant maintenue à une température supérieure au point de fusion du polymère mais inférieure à celle pouvant endommager les objets à nettoyer La pression régnant dans le récipient est suffisante pour empêcher l'air ambiant de venir au contact des objets à nettoyer et, dans de nombreuses applications, elle n'est que légèrement supérieure à la pression atmosphéri- que. L'invention sera maintenant décrite plus en détails, à titre illustratif et nullement limitatif, en regard de la figure unique qui est une représentation partiellement schéma- tique d'une forme actuellement préférée d'un appareillage de mise en oeuvre du procédé de la présente invention. En se référant à la figure unique, on voit qu'un équi- pement pour la mise en oeuvre du procédé selon la présente invention, désigné de façon générale en 12, comprend une chambre 14 de traitement, une chaudière 16 à vapeur, un sur- chauffeur 18, une soufflante 20 de circulation et un réservoir 22 Les flèches indiquent les sens d'écoulement de la vapeur d'eau et de la vapeur d'eau surchauffée dans l'appareillage, comme décrit ci-après. La chambre de traitement est de préférence un récipient cylindrique horizontal en acier, isolé ou calorifugé, compor- tant une extrémité fermée et une porte 24 d'accès Un mécanisme t 524827 convenable de transport (ron représenté) est monté à Il rieur et devant la porte de manière à pouvoir fixer et charger sur un support 26 convenable les objets ou pièces dont il faut éliminer le polymère pour les nettoyer Ces pièces sont représentées à titre illustratif par une pièce , et elles sont de préférence situées en une position qui facilite l'écoulement de la vapeur d'eau autour des surfaces revêtues de polymère et en contact avec lesdites surfaces. La chaudière 16 à vapeur est d'un modèle classique et elle est destinée à délivrer, à un débit pondéral choisi par unité de temps, de la vapeur d'eau par un conduit 32 dans une chambre allongée 34 de surchauffe Un conduit 36 est positionné de manière que la vapeur d'eau provenant du bouilleur 16 traverse le surchauffeur 18 et ce conduit 36 pour parvenir dans un espace confiné ou une enceinte 28. Un conduit 38 est situé à l'extrémité de l'espace 28 en une position permettant de recycler la vapeur d'eau vers la soufflante 20. Un tube 40 d'évent est branché sur le conduit 38 et comporte une extrémité libre 42 pénétrant dans le réservoir 22 L'extrémité 42 est immergée jusqu'à une hauteur "h" dans une masse d'eau 44, la valeur de "h" étant de préférence de l'ordre de 30 cm. Un piège primaire 46 est situé sous la chambre ou le récipient 14 de traitement auquel il est relié par un conduit 48 Le piège est une enceinte métallique comportant une porte 50 d'accès et il est situé de manière que du poly- mère fondu s'égouttant de la pièce 30 tombe et coule par gravité à travers le support 26, qui est de préférence une toile métallique à grosses mailles ou un organe analogue, pour parvenir dans un égouttoir 51 à parois inclinées et, de là, par le conduit 48, pour former une masse 52 qui est congelée pour en facilter l'enlèvement. Le procédé actuellement préféré, qui utilise l'appareillage représenté sur la figure unique, commence lorsque la ou les pièces 30 à nettoyer sont placées dans l'espace 28, la porte 24 d'accès étant ensuite bien refermée. La chaudière 16 à vapeur est ensuite allumée et la soufflante mise en service Quand de la vapeur d'eau commence à être engendrée, elle emprunte le conduit 32, entre dans la chambre 34 puis suit un trajet de recyclage de la chambre 34 vers le conduit 36, à travers l'espace 28, le conduit 38 et la soufflante 20, pour revenir vers la chambre 34 En même temps, une fraction de la vapeur d'eau passant par le conduit 38 pénètre dans le tube 40 d'évent et sort par son extrémité 42 dans la masse d'eau 44 La fraction de la vapeur d'eau empruntant le conduit 38 et qui pénètre dans le tube 40 d'évent est fonction du débit de vapeur d'eau engendré par le bouilleur 16. Après le démarrage initial de la soufflante 20, l'air se trouvant dans l'appareillage, y compris l'espace 28, est entraîné dans la vapeur d'eau en circulation, ce qui comprend la -vapeur d'eau sortant par le tube 40 d'évent De cette façon, la vapeur d'eau déplace progressivement l'air de l'espace 28. Le surchauffeur 18 est allumé lorsque la vapeur d'eau pénétrant dans l'appareillage a provoqué une élévation de la pression jusqu'à un niveau prédéterminé, ce qui provoque l'élévation progressive de la température de la vapeur d'eau en circulation, et la vapeur d'eau passe finalement de l'état saturé à l'état surchauffé Puisque l'appareillage est au voisinage de la pression atmosphérique, cela se produit à une température d'environ 1000 C La vapeur d'eau surchauffée continue ensuite à s'écouler en un courant traversant l'espace 28 autour de la pièce 30 et au-dessus de celle- ci La température de la vapeur d'eau continue à augmenter et elle atteint finalement une valeur prédéterminée comprise dans la gamme se situant entre 2700 et 4000 C Pour des poly- mères typiques de condensation, la température de fusion est atteinte au voisinage de l'extrémité inférieure de cette gamme et, dans cette gamme, une action d'hydrolyse se produit rapidement. Lorsque le polymère atteint sa température de fusion, il s'écoule de la pièce 30 en tombant, sous l'effet de la gravité, sur l'égouttoir 51 et de là, par le conduit 48 vers le piège 46 Puisque le piège 46 est relativement isolé de l'espace 28 et n'est pas en contact direct avec le courant de vapeur d'eau surchauffée qui se déplace, ce piège se trouve à une plus basse température que l'espace 28, cette tempéra- ture du piège étant assez basse pour permettre au polymère de se solidifier en 52, ce qui l'enlève du processus de nettoyage. Puisque, pour la pièce 30, la source de chaleur ne comprend dans ce procédé que le courant de vapeur d'eau sur- chauffée en déplacement, les surfaces du polymère revêtant la pièce sont aux températures les plus élevées dans cette pièce 30 et elles sont rapidement hydrolysées par réaction avec le courant de vapeur d'eau en déplacement Le mouvement relatif entre le courant de vapeur d'eau et les surfaces du revêtement de polymère assure une alimentation constamment renouvelée en vapeur d'eau pour entretenir la réaction d'hydrolyse avec ces surfaces En outre, à mesure que du polymère fondu s'écoule et s'égoutte des surfaces, les surfaces elles-mêmes sont constamment renouvelées et rem- placées par des surfaces fralches de polymère n'ayant pas réagi et venant au contact de la vapeur d'eau en déplacement. Les produits d'hydrolyse sont entraînés dans le cou- rant de vapeur d'eau qui se déplace et pénètre ensuite dans le conduit 38 Une partie de ce courant est recyclée par la soufflante 20, la chambre 34 et le conduit 36 pour revenir dans l'espace 28, et une autre fraction sort par le tube 40 d'évent La vapeur comportant les produits entraînés traverse l'extrémité libre 42 pour pénétrer dans l'eau 44 qui constitue un piège retenant un grand nombre des produits. Lorsque le processus s'est poursuivi pendant un temps assez long, on arrête le surchauffeur 18 et un cycle de refroidissement commence De préférence, pendant ce cycle le bouilleur 16 et la soufflante 20 continuent à fonctionner jusqu'à ce que la température de la vapeur d'eau surchauffée ait diminué pour atteindre une valeur inférieure au point de fusion du polymère, à laquelle la pièce 30 peut être retirée en toute sécurité Enfin, le bouilleur et la souf- flante sont arrêtés et la porte 24 peut être ouverte pour la récupération de la pièce 30 nettoyée. Dans le procédé décrit ci-dessus, la vapeur d'eau -surchauffée joue trois rôles distincts En premier lieu, elle constitue un milieu de transmission de chaleur permet- tant d'appliquer de la chaleur à la pièce 30 pour élever à la température voulue le revêtement de polymère de cette pièce, un mouvement relatif continu s'effectuant entre le 1 o courant de vapeur d'eau en déplacement et les surfaces de la pièce 30 En second lieu, la vapeur d'eau surchauffée joue le rôle de milieu de purge et de protection, en entou- rant la pièce 30 ainsi que son revêtement chauffé pour empêcher celui-ci de venir en contact avec de l'air et pour en minimiser l'oxydation En troisième lieu, la vapeur d'eau constitue, comme décrit ci-dessus, la substance qui réagit dans le processus d'hydrolyse. Le procédé décrit ci-dessus est susceptible de rece- voir diverses variantes, comme cela sera évident à l'homme du métier Par exemple, des détecteurs thermostatiques peu- vent être installés en vue de surveiller les températures en divers points de l'appareillage Des minuteries peuvent également servir à provoquer le démarrage et l'arrêt du fonc- tionnement du bouilleur 16, du surchauffeur 18 et de la soufflante 20 en fonction non seulement du temps mais aussi de la température régnant dans l'espace 28 On peut faire varier la hauteur "h" d'eau au-dessus de l'extrémité libre 42 du tube 40 mais, en tout cas, cette hauteur n'est pas suffisante pour élever au sein de l'appareillage la pression nettement au-dessus de la pression atmosphérique La pression manométrique est typiquement inférieure à 103,4 k Pa De même, on peut utiliser d'autres dispositifs ou moyens pour res- treindre le débit de sortie afin de maintenir dans l'appa- reillage la pression voulue Dans l'exemple illustratif décrit ci-dessus, la valeur de "h" est d'environ 30 cm, ce qui élève la pression régnant dans l'espace 28 à seulement 3 k Pa envi- ron au-dessus de la pression atmosphérique De même, on peut faire varier les températures de traitement pour correspondre aux types particuliers de polymères de condensation à enlever On note que, dans le procédé de l'invention, le revêtement polymère est maintenu à une température sensible- ment inférieure à son point de fusion tant que le courant de vapeur d'eau en circulation n'a pas quasi totalement purgé d'air l'espace confiné 28 Lorsque la pièce 30 a été nettoyée, on réduit progressivement la température de la vapeur d'eau jusqu'à une valeur inférieure au point de fusion du polymère, tout en maintenant un écoulement de vapeur d'eau à un débit suffisant pour empêcher l'air d'entrer dans l'espace 28. REVENDICATIONS 1 Procédé pour enlever d'un objet un revêtement d'un polymère de condensation du type pouvant être décomposé par hydrolyse, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à placer l'objet ( 30) dans un récipient ( 14) formant un espace confiné ( 28); i purger d'air cet espace en provoquant un écoulement de vapeur d'eau qui pénètre dans le récipient ( 14) et circule dans celui- ci; et à produire une réaction d'hydrolyse dans le polymère en provoquant l'écoulement de la vapeur d'eau surchauffée qui pénètre dans le récipient ( 14) et s'y déplace pour être en contact d'écoulement avec la surface ( 30) du revêtement, cette vapeur étant à une température suffisante pour faire fondre le revêtement se trouvant à la surface de l'objet ( 30). 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pression manométrique de la vapeur d'eau surchauffée est inférieure à 103,4 k Pa. 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le revêtement de polymère est maintenu à une tempéra- ture sensiblement inférieure à son point de fusion jusqu'à ce que l'espace ( 28) ait été quasi totalement purgé d'air. 4 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température de la vapeur d'eau est maintenue à un niveau suffisant pour produire un égouttage, sous l'effet de la gravité, du polymère fondu se séparant de l'objet ( 30), et soumettre de nouvelles surfaces fraîches du revêtement à l'effet de la réaction d'hydrolyse. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte l'acheminement de la vapeur d'eau du réci- pient ( 14) par un tube d'évent ( 40 j dont l'extrémité libre ( 42) se trouve sous une hauteur Ch) d'un liquide ( 44) de collecte. * 6 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte également l'étape consistant à diminuer progressivement la température de la vapeur d'eau jusqu'à une valeur inférieure au point de fusion du polymère, tout en maintenant un écoulement de vapeur à un débit suffisant pour empêcher l'air de pénétrer dans l'espace ( 28). 7 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vapeur d'eau quittant le récipient ( 14) se répartit ( 38) entre un trajet de décharge ( 40,42,44) et un trajet de recyclage ( 20,34,36) pour revenir vers le récipient ( 14) de traitement formant un espace confiné.